進化するハンドヘルド3Dスキャナー ～3Dスキャナーの光源～

測定対象物に影響を与える要因

測定対象物の解像度や精度を決定する要因に次の2点が挙げられます。

• 測定対象に投射するパターンの鮮明さ
• 光学センサーの画素数

投射したパターンが画像センサーに跳ね返ってこなければ、測定できず3Dスキャンの像が結像しません。具体的には、メッキやステンレスなどの光沢反射物、黒い物体やぬいぐるみのように光を吸収してしまうもの、そして透明な物体です。

電子やX線などを利用すればスキャンできますが、設備自体が高額でもあり、導入には高いハードルがあります。実際の3Dスキャンではそういった対象物に塗装あるいは洗浄可能なスプレーを用いてスキャンします。しかし、塗装スキルによって塗膜の厚みやムラなどで100μmオーダーの測定では誤差が発生してしまうこともあります。

期待しないでください「3Dスキャナーは万能の入力装置ではありません」

LEDによりスキャンの可能性が広がる

ここ数年では、高輝度のLEDによるパターン投射により、画像センサーの「撮れ高」が増え、多少の明暗のある対象物もスキャンできるようになりました。

しかし、白色LEDは、RGBの3原色の混合あるいは黄色LEDを蛍光体にぶつけて生成する白色光で、複数の波長が混合するため結像にわずかに誤差が生じる場合があります。そのため、3Dスキャナーメーカー各社は光源に対して研究を続けています。

ブルーレーザーや赤外線

単一波長による光源は、対象物から反射する情報も整列された情報となり、撮れ高も向上します。

青色光は従来使用されてきた赤色や白色可視色より波長が短いので、対象物の中に入り込まずに表面に光輝点を形成することで画像センサーに対して安定した情報を提供します。従って半透明の対象物やメッキなど光沢表面といった測定に力を発揮します。

過去数年で青色光を使用した光学3Dスキャナーは各社で採用され、青色LEDや青色レーザーといったモジュールを内蔵しはじめました。また、赤外LEDを用いて黒色表面を赤外画像センサーで反射情報をキャッチし、人体や頭髪をスキャンできるようになった3Dスキャナーも登場しはじめました。