特許ウォッチ

公開番号2024130522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040303
出願日2023-03-15
発明の名称計測装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20240920BHJP(測定;試験)
要約【課題】高密度でほぼ等間隔な点群データを取得可能な計測装置を提供すること。
【解決手段】計測装置は、物体に走査光を照射し、物体からの反射光を反射するミラーと、水平方向に平行な第1軸周りにミラーを回転させる第1駆動部と、鉛直方向に平行な第2軸周りにミラーを回転させる第2駆動部と、第1駆動部と第2駆動部とを制御すると共に、反射光に基づいて物体の形状に関する情報を取得する制御部とを有し、制御部は、ミラーを第1軸周りに回転させつつ第2軸周りに180°回転させる間に情報を取得する制御を、所定時間をあけて複数回実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物体に走査光を照射し、前記物体からの反射光を反射するミラーと、
水平方向に平行な第１軸周りに前記ミラーを回転させる第１駆動部と、
鉛直方向に平行な第２軸周りに前記ミラーを回転させる第２駆動部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御すると共に、前記反射光に基づいて前記物体の形状に関する情報を取得する制御部とを有し、
前記制御部は、前記ミラーを前記第１軸周りに回転させつつ前記第２軸周りに１８０°回転させる間に前記情報を取得する制御を、所定時間をあけて複数回実行することを特徴とする計測装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記ミラーを前記第１軸周りに第１回転方向へ回転させつつ前記第２軸周りに１８０°回転させる間に前記情報を取得する第１制御と、前記ミラーを前記第１軸周りに前記第１回転方向と反対の第２回転方向へ回転させつつ前記第２軸周りに１８０°回転させる間に前記情報を取得する第２制御とを実行することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２制御において、前記ミラーを前記第２軸周りに前記第１制御での回転方向と反対方向へ回転させることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２制御において、前記ミラーを前記第２軸周りに前記第１制御での回転方向と同一方向へ回転させることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１制御と前記第２制御とを交互に実行することを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記所定時間の間に、前記ミラーを、前記制御における前記第１軸周りの開始位置に回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項７】
複数の前記制御における前記開始位置は互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記開始位置は、前回の前記制御における開始位置に対して所定角度だけ回転した位置であることを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項９】
前記制御部が複数の前記制御をＮ（Ｎ：２以上の自然数）回行う場合、前記所定角度は３６０／Ｎ［°］であることを特徴とする請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記所定時間の間に、前記ミラーを、前記制御における前記ミラーの前記第２軸周りの速度よりも速い速度で前記制御における前記第２軸周りの初期位置に回転させることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光を用いて物体の形状を測定する計測装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いたレーザレーダ装置、いわゆる３Ｄレーザスキャナが提案されている。特許文献１には、水平回転軸と鉛直回転軸を中心に回転可能なミラーの回転数を設定することで、高密度な点群データを取得可能な構成が開示されている。また、特許文献２には、モータの駆動のオン／オフを繰り返し、モータの性能を超えてミラーを低速で回転させることで、高密度の点群データを取得可能な構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１５６１４２号公報
特開２０１７－１６６８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、水平回転軸を中心にミラーを１回転させると、図１２（ｂ）に示されるように鉛直回転軸周りの回転角度（縦軸の角度）が０°である場合の点群データは等間隔に記録される。一方、それ以外の回転角度の点群データは、等間隔には記録されない。すなわち、点群データの密度の高い部分と低い部分が生じてしまう。また、特許文献２の構成では、ミラーが一定速度で回転しないため、隣り合う点群データの間隔が一定にならない。
【０００５】
本発明は、高密度でほぼ等間隔な点群データを取得可能な計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての計測装置は、物体に走査光を照射し、物体からの反射光を反射するミラーと、水平方向に平行な第１軸周りにミラーを回転させる第１駆動部と、鉛直方向に平行な第２軸周りにミラーを回転させる第２駆動部と、第１駆動部と第２駆動部とを制御すると共に、反射光に基づいて物体の形状に関する情報を取得する制御部とを有し、制御部は、ミラーを第１軸周りに回転させつつ第２軸周りに１８０°回転させる間に情報を取得する制御を、所定時間をあけて複数回実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高密度でほぼ等間隔な点群データを取得可能な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態の計測装置の一例である３Ｄレーザスキャナのブロック図である。
第１の実施形態の点群データ取得処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態の第２の点群データ取得処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態の点群データ取得処理における回転ミラーの回転方向の一例を示す図である。
第１の実施形態の１回目の点群データ取得時の走査線の一例を示す図である。
第１の実施形態の２回目の点群データ取得時の走査線の一例を示す図である。
第１の実施形態の４回目の点群データ取得時の走査線の一例を示す図である。
第２の実施形態の第２の点群データ取得処理を示すフローチャートである。
第２の実施形態の点群データ取得処理における回転ミラーの回転方向の一例を示す図である。
走査線の方向の一例を示す図である。
第３の実施形態の第２の点群データ取得処理を示すフローチャートである。
（ａ）従来の３Ｄレーザスキャナにおいて、ミラーを中心として、ミラーの周囲に任意の半径の透明な球体が仮想的に存在するとした場合、仮想球体の表面上に、走査線がどのようなパターンを描くかを示したイメージ図である。（ｂ）正角円筒図法（メルカトル図法）により、（ａ）の仮想球体の表面上の走査線を平面で表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の計測装置の一例である３Ｄレーザスキャナ１００のブロック図である。３Ｄレーザスキャナ１００は、レーザ光（走査光）を物体（対象物）に照射し、物体により反射された反射光を用いて物体までの距離を計測する。３Ｄレーザスキャナ１００は、計測した距離にレーザ光の照射方向情報を加えることで三次元座標系の座標値を算出する。３Ｄレーザスキャナ１００は、三次元座標値の算出を周囲の空間に対してレーザ光の照射方向を変えながら複数回行って複数の座標値（点群データ）を取得する。３Ｄレーザスキャナ１００は、取得した点群データを用いて周囲の空間の形状を計測する。
【００１０】
以下、３Ｄレーザスキャナ１００の具体的な構成について説明する。３Ｄレーザスキャナ１００は、半導体レーザ（光源）１、収束レンズ２、固定絞り３、第１固定ミラー４、第２固定ミラー５、保護ガラス６、回転ミラー７、集光レンズ８、及び受光素子９を有する。また、３Ｄレーザスキャナ１００は、第１駆動部１３、第２駆動部１４、制御部１５、第１モータドライバ１６、第２モータドライバ１７、及び筐体１８を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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