傾斜面光源を用いた3次元形状計測および立体表示システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750042
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 宮崎 大介 大阪市立大学, 工学部, 講師 (60264800)
• Keywords: 立体ディスプレイ / 3次元計測 / 光計測 / 画像処理 / 共焦点法 / 体積走査法

Research Abstract

傾斜面走査による共焦点型3次元形状計測システムを作製した。ハロゲン・ランプからの光をピンホールアレイに照射した。ピンホールは金属薄膜のエッチングにより作製した。ピンホールの直径は50μmで、配置間隔は垂直な方向にそれぞれ300μm、150μmとした。ミラーを備えたテレセントリック結像光学系に、ピンホールアレイを光軸に対して約45度傾けて置いた。対象物体をピンホールアレイの結像位置の付近に置いて光点像を投影した。物体からの反射光を、ピンホールに再び通過させCCDカメラで検出した。それにより、ピンホールの像が物体表面で焦点を結んだ場合の反射光のみを検出することができる。斜めのピンホールアレイを用いたことで、傾斜した切断面の輪郭形状を一度に取得することができる。ミラーを回転してピンホールアレイ像の投影位置を変えて断面形状の計測を13回行った。これらの計測から3次元データを構成し、奥行き方向ごとに光強度が最大となる位置を求め、それにより表面形状データを得ることができた。
さらに、傾斜面走査による体積走査型立体ディスプレイの試作を行った。2枚の凹面鏡を用いたテレセントリック結像光学系にガルバノミラースキャナを挿入して走査光学系を構成した。2次元ディスプレイとしてオシロスコープを用い、光軸に対して45度傾けて配置した。パーソナルコンピュータのモニタ出力信号におけるRGB信号をオシロスコープのx軸信号、y軸信号、輝度信号として利用することで、高速なベクトル走査ディスプレイを実現した。2次元ディスプレイの実像をガルバノミラースキャナにより横方向に高速移動させ、それに応じて断面像を表示することにより、3次元立体像を形成させることができた。表示領域は約5cmの立方体とした。