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Photoneo社は、特許取得済みの新技術："パラレル縞投影"を実現する専用CMOSセンサを5年の歳月をかけて技術開発しました。この新技術をベースとし、20fpsという高速度を実現する高精度3次元スキャナ｢MotionCam-3D｣を近日リリースいたします。
本稿では、｢MotionCam-3D｣の技術を余すところなく解説いたします。

2018年11月 独VisionShowでの初披露以来、欧米で著名な賞を次々に獲得！

■ 製品特長

6/12～14の画像センシング展で本邦初公開！会場で動作デモを御覧ください。

｢MotionCam-3D｣には、Photoneo社が5年の歳月を費やして研究開発した｢パラレル縞投影｣を行うための専用CMOSが内蔵されています。この自社開発CMOS素子の動作ロジックを徹底解説します。

■ ベースは｢レーザー縞投影｣

Photoneo社はレーザーを使用して縞投影を行うことにより、他に類を見ない広視野･深い撮像距離を兼ね備えた3次元スキャナ｢PhoXi Scanner｣シリーズを開発し販売中です。

レーザーによる縞投影では、下図のように、内蔵した直線レーザーをミラーで走査しながら視野範囲内を照射します。走査しながらレーザーが明滅を繰り返し、その間カメラのシャッターを開きっぱなしにすることで縞パターンの撮像を行います。この走査を短時間で繰り返すことで、3次元情報生成に必要な縞パターンを複数生成することができます。（レーザー縞投影に関する詳しいより解説はこちら）

｢MotionCam-3D｣は、専用CMOSを使用することにより、このレーザー縞投影をより高速に実行します。

■ 3x3ピクセルで1セットの独自設計CMOS

ではどのようにしてレーザー縞投影を高速化しているのか？
その答えは、｢MotionCam-3D｣のCMOS素子の特殊な制御構造にあります。本CMOS素子は、3✕3ピクセルで1ブロックの構造をとっており、9つの各ピクセルごとに、独立した露光制御を実施することができます。この構造がパラレル縞投影の鍵となります。

■ 受光素子側の制御で縞画像を複数生成

｢PhoXi Scanner｣と｢MotionCam-3D｣の違いを説明した図を下記に示します。
｢PhoXi Scanner｣は、縞画像の生成のために何度もレーザースキャンを繰り返し、走査のたびに画像の撮像を行います。
一方で｢MotionCam-3D｣は、たった1回のスキャンだけを行います。たった1回だけレーザーを点滅させずに走査し、その間に3x3ピクセルの1ピクセルごとが独立して縞画像を生成します。
こうした特殊な露光制御が可能な専用CMOSの開発によって初めてレーザーが1走査で済む高速な縞投影が実現されました。

この技術を｢パラレル縞投影｣と呼び、Photoneo社が特許を取得しています。

｢MotionCam-3D｣は、｢motionモード｣と｢staticモード｣を切り替えて使用することができます。PhoXi Scannerシリーズと同じようにレーザー縞投影を行う｢staticモード｣と、3x3ピクセルの独立制御を有効化して高速スキャンするための｢motionモード｣が存在します。

撮像にはPhoXi Scannerと同じPhoXi Controlを使用します。

MotionCam-3Dはグローバルシャッターのため、回転するプロペラであってもそのまま高精度に撮像できる事例です。

物流用途で、ベルトコンベアを流れるダンボールなどをスキャンする事例です。
ロボットピッキングにも応用可能です。

リンクスの製品を一挙に展示しますのでぜひご来場ください。
Photoneo製品は、下記を出展予定です。