JP2001356010A - 三次元形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】不連続面や段差がある測定対象面を１回の撮
影で、撮像範囲全般にわたって三次元形状を測定するこ
とが可能な三次元形状測定装置で、しかもカメラ位置に
制限無く撮像ができる三次元形状測定装置を提供する。 【解決手段】光源１より発生した光は、前処理レンズ郡
２を通過し、パターンプリズム３で２つの周波数領域に
測定格子パターン２２と位置格子パターン２３でそれぞ
れの格子パターンが作成され、投影レンズ４より測定対
象物５に投影される。撮像レンズ６で集光された光は、
反射プリズム７で２つの周波数領域に振り分けられ、位
置格子パターンはＣＣＤセンサ１０で撮像され、測定格
子パターンはＣＣＤセンサ１４で撮像される。撮像され
た画像は、形状解析装置２１で３次元座標に変換され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元形状を持っ
た測定物の計測において、振動や空気のゆらぎに影響さ
れにくい１ショット撮像で得られた画像を利用した、三
次元形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物にパターンを投影し、対象物の三
次元形状に応じて変形したパターン画像から三次元形状
を計測する方法においては、モアレ法や投影パターンを
対応付けの目印としたステレオ画像法等が知られてい
る。モアレ法では二つの規則的な格子状パターンが合成
されたときに生じるモアレ縞の見かけの間隔が面の傾き
の程度を表し、縞の見かけの傾きが面の上下方向への傾
きの程度を表すことを利用している。パターンを対応付
けの目印としたステレオ画像法では格子線に番号付けを
行い、縦横同じ番地の交点を対応点として三角測量法に
より三次元形状を計測している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモアレ
法やステレオ画像法は、局所的な面の傾斜を精度良く求
める場合や、物体表面がなだらかで、投影した像の不連
続な切断が生じない表面に対しては有効であるが、大き
な段差を持つ表面や不連続な切断を含む表面を計測する
場合、１つの段差や１つの連続面で１回の計測を行い、
１回の計測で複数の段差面や不連続面を計測できないと
いう問題点があった。

【０００４】また、格子パターンの不連続面対策とし
て、ヘテロダイン法を用いた、特開平１０−２４６６１
２公報に、縦と横の格子線の周期を変えたパターンを投
影し、インパルス応答関数の計算と２次元コンボルーシ
ョン演算を繰り返すことにより位置情報を取得する方法
が提案されているが、撮像した画像の参照平面に結像レ
ンズの光軸を垂直に移動し測定する必要があるため、カ
メラの位置を微妙に調整する必要があり撮像位置は制限
される。

【０００５】本発明の目的は、上述した問題を鑑みてな
されたものであり、自動車のように、複数の３次元形状
を持った部品を組み立てた、複合的な３次元測定物の測
定をする場合や、自立移動型ロボット等が自動作業を行
うため視覚装置として、測定対象外物体の影の影響や不
連続面が有っても形状測定を可能であり、さらにカメラ
の位置に自由度もたせて測定のできる三次元測定装置を
提供することを目的とする。請求項１は、測定対象物の
まわりに、測定を阻害する段差や他部品の影が影響し、
撮像された像に不連続面があっても、３次元形状を測定
できる三次元計測装置を提供することにある。請求項２
は、前記請求項１の光の周波数領域に対応する投影パタ
ーン膜に代わり、光の偏向光に対応する投影パターン膜
を用いた手法で三次元測定装置を提供することである。
請求項３は、投影するパターンに光の偏向光を１／２波
長板で変えるパターンを配し、３種類の偏向光を持った
光を投影する手法の三次元測定装置を提供することであ
る。請求項４は、１種類の格子パターンで３次元形状を
測定できる三次元測定装置を提供することである。請求
項５は、格子内に設けられたコードパターンの数が不足
する場合に、コードパターンの並びを変えることで、同
じコードを複数使用した三次元測定装置を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の三次元形状測
定装置では、光源は複数の周波数領域に分けられる光を
発光し、パターンを形成するパターンプリズムに、特定
周波数領域の光を反射する膜で形成された格子パターン
を２つ作成し、１つの格子パターン膜の格子内に２次元
位置情報を示すコードパターンを設ける。光の周波数領
域を分けてパターンを投影する手段の弱点は、光の周波
数で屈折率が変化し結像位置がずれる現象や回析現象に
差がでることである。そこで、鮮明に投影するパターン
と多少のボケが生したパターンに別々の機能を持たせる
ことで、光周波数の違いによる問題を解決している。撮
像手段は、レンズより集光された光を平行光に変え、誘
電体多層膜で２つの周波数領域に光を分離し所定の周波
数領域だけ通過させる干渉フィルターを経てＣＣＤセン
サで撮像することにより、投影された測定用格子パター
ン像を持つ画像と、番号付けされた格子パターン画像
を、２つのＣＣＤセンサが同時に取得を可能とする手段
で構成される。

【０００７】請求項２の三次元形状測定装置は、前記請
求項の光の周波数領域に対応する格子パターン膜に代わ
り、光の偏向光に対応する格子パターン膜を用いた場合
の構成である。請求項３は、請求項２の格子パターン膜
に入光された光の偏向光を変えるパターンを配置し、偏
向光別に３個のＣＣＤで画像を撮像する構成である。請
求項４は、前記測定用格子を使用せずに番号付けされた
格子パターン画像だけで計測できる構成である。

【０００８】請求項５は、格子内に設けられたコードパ
ターンの数が不足する場合に、コードパターンの並び方
向を変え、対象のコードパターンと隣接する１つのコー
ドパターンを用い、格子の２次元位置を認識して、同じ
コードを使用できる手段で構成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。本発明の請求項１の一実施例
の構成を示す図１は、格子パターン投影の光源である光
源１と、フィルターやレンズを含む前処理レンズ群２
と、２次元位置情報用格子パターンの位置格子パターン
膜２３と形状測定用格子パターンの測定格子パターン膜
２２を含むパターンプリズム３と、投影レンズ群４と、
三次元形状の測定対象物５と、対物レンズ群６と、５４
０ｎｍ以上の光を反射する反射プリズム７と、干渉フィ
ルター８と、結像レンズ９と、ＣＣＤセンサ１０と、光
の全周波数域を反射するミラー１１と、干渉フィルター
１２と、結像レンズ１３と、ＣＣＤセンサ１４と、３次
元形状データを作成する形状解析装置２１で構成され
る。形状解析装置２１はＣＣＤセンサから画像データを
取り込む画像入力手段１５と、取り込んだ画像から格子
像を抽出する画像処理手段１７と、格子の番地付けを行
う格子番地解析手段１８と、格子番地などのデータを解
析し３次元位置情報を解析する形状解析手段１９と、計
測された３次元情報をモニタや外部記憶装置へ記憶する
計測座標出力手段２０とを制御する制御手段１６で構成
される。

【００１０】光源１は、光の特定周波数領域に相対強度
のピークを持つメタルハライドランプで光を発生する。
発生した光は、前処理レンズ群２に入光さる。前処理レ
ンズ群２は、平行光に変換するレンズと赤外光や紫外光
の除去と均質な光とするためのフィルター類で構成され
る。

【００１１】つぎに、前処理レンズ群２を通過した光
は、パターンプリズム３に入光される。パターンプリズ
ム３は、平行光の光軸に入光面が垂直に設置されパター
ン膜は光軸に４５度傾いて設置される。測定格子パター
ン膜２２は、測定格子パターン膜の一部を示す図２にお
ける黒色部分に約４７０ｎｍ以下の周波数特性を持つ光
を反射する誘電体多層膜で形成される。位置情報取得用
の位置格子パターン膜２３は、位置格子パターン膜の一
部を示す図３における黒色部分に約５４０ｎｍ以上の光
を反射する誘電体多層膜で形成される。ただし図２およ
び図３は光源方向から見た図である。入光された光は、
それぞれのパターンで通過する光と光軸と９０度方向に
反射される光に分かれる。通過した光は、投影レンズ群
４で測定対象物５に投影される。

【００１２】３次元形状を持った測定対象物の立面図を
示す図４において、測定対象物の特徴を説明する。ま
ず、１ショットの撮像で３次元形状を測定しようとした
場合に生じる問題点は、対象物に段差があり格子の番号
付けができない部分ができてしまい全体の形状を測定で
きない点である。

【００１３】測定対象物５に投影されたパターン像を対
物レンズ群６で集光し、平行光に変換する。反射プリズ
ム７は平行光の光軸に入光面が垂直に設置され、誘電体
多層膜面は平行光に４５度傾いて設置される。平行光
は、約５４０ｎｍ以上の光を光軸より９０度方向に反射
する。反射した平行光は干渉フィルター８で５６０ｎｍ
から６２０ｎｍ領域の光を通過させ、結像レンズ９に入
光する。入光された光でＣＣＤセンサ１０上に位置格子
パターン像が結像される。

【００１４】反射プリズム７で反射せず通過した約５４
０ｎｍ未満の光は、ミラー１１で光軸より９０度方向に
反射する。反射した平行光は干渉フィルター１２で４０
０ｎｍから４４０ｎｍ領域の光を通過させ、結像レンズ
１３に入光する。入光された光でＣＣＤセンサ１４上に
測定格子パターン像が結像される。

【００１５】以下、形状解析装置２１の動作をフローチ
ャート図８で説明する。まず、２つのＣＣＤセンサ上に
結像された像は電気信号に変換され、画像入力手段１５
で形状解析装置２１に取り込まれる（ステップ１０
１）。ＣＣＤセンサ１０で撮像された位置格子パターン
像を図６に示しＣＣＤセンサ１４で撮像された測定格子
パターン像を図５に示す。

【００１６】図２で示される測定格子パターン膜は投影
された画像上で、格子を認識可能であり、更に各格子線
で囲まれた範囲の中心位置が正確に算出できる大きさで
可能な限り細かい格子とする。これは各格子で囲まれた
範囲の中心点の間隔がが、計測上の解像度に相当するた
め、可能な限り密な格子を投影することが望ましい。ま
た、図３で示される位置格子パターンは測定格子パター
ン４個に１個の割合の大きさで定義する。位置格子パタ
ーン膜の格子内の二次元位置情報を有するコードパター
ンは３×３のグリッドを仮定し、９個のグリッド（９ビ
ット）で白黒を組み合わせることによりコードパターン
を作成する。９ビットでパターンを作成する場合５１２
種類のパターンを作成可能である。

【００１７】例えば測定格子パターンの格子数を１００
×１００の１万格子とした場合、コードパターンはその
４分の１の２５００種類必要になるが、５１２種類のコ
ードパターンを利用し、全体を５分割してその分割され
た範囲内でコードパターンの並びを５種類作成する。コ
ードパターンは１つのコードパターンに隣接するコード
の組み合わせを５種類用意し、５分割された範囲内で同
じコードパターンは存在するが、隣接コードパターン
は、隣接８方向において、同じ位置に同じコードパター
ンが存在しない条件で組み合わせる。これにより最小で
位置格子パターンが２個連続して取得できる画像におい
ては、コードパターンの位置を画像全体で一意的に特定
化する事が可能になる。図７はコードパターンの組み合
わせをコードパターンの番号で表示した例で、組み合わ
せのパターン例を３種類定義した図である。（請求項４
の説明）

【００１８】図５の撮像された像に対してエッジ特徴抽
出オペレーター処理を施し、投影された格子パターンの
みを効果的に抽出する。さらに、抽出された各格子の中
心位置を画像上の座標値として正確に算出する（ステッ
プ１０２）。

【００１９】図６の撮像された像に対してエッジ特徴抽
出オペレーター処理を施し、投影された格子内に２次元
位置情報を示すコードパターンを有する格子パターンの
みを効果的に抽出する。さらに、抽出されたコードパタ
ーンを認識し、個々のコードパターンに隣接するコード
パターンの配置により、どの領域のコードパターンであ
るかを認識し、全体画像における各コードパターンの位
置を画像上の座標値として算出する（ステップ１０
３）。

【００２０】１つの位置格子パターンの中心位置が４つ
の測定格子パターンの中心位置に相当するため、全体画
像上で位置が特定化されたコードパターンに対応する測
定格子パターンを４個抽出し、測定格子パターン個々の
画像上の位置と順番を特定する（ステップ１０４）。

【００２１】撮像された画像上で位置が特定された測定
格子パターンのそれぞれの格子線で囲まれた中心位置を
対応点として、投影側の測定格子パターンの位置関係を
利用して対応点の３次元座標を算出する（ステップ１０
５）。

【００２２】投影された画像上で、位置と順番が特定さ
れた測定格子パターン全てに対し３次元座標の算出が行
われたかどうかを確認し、全て終了していない場合はス
テップ１０５に戻り３次元座標の算出を繰り返す（ステ
ップ１０６）。

【００２３】位置と順番が特定された全ての測定格子パ
ターンの三次元座標算出が終了した後、対応点の三次元
座標で構成される点群データをディスプレイ等に画像と
して表示する。さらに各対応点の三次元座標値をＸ、
Ｙ、Ｚの値でファイル等に保存することが可能になって
いる（ステップ１０７）。

【００２４】本発明の請求項２の一実施例の構成を図９
で説明する。格子パターン投影の光源である光源３１
と、フィルターやレンズを含む前処理レンズ群３２と、
投影するパターンを作成するパターンプリズム３３と、
投影レンズ群３４と、三次元形状の測定対象物５と、対
物レンズ群３６と、干渉フィルター３７と、反射プリズ
ム３８と、結像レンズ３９と、ＣＣＤセンサ４０と、結
像レンズ４１と、ＣＣＤセンサ４２と、３次元形状デー
タを作成する形状解析装置２１で構成される。形状解析
装置２１はＣＣＤセンサから画像データを取り込む画像
入力手段１５と、取り込んだ画像から格子像を抽出する
画像処理手段１７と、格子の番地付けを行う格子番地解
析手段１８と、格子番地などのデータを解析し３次元位
置情報を解析する形状解析手段１９と、計測された３次
元情報をモニタや外部記憶装置へ記憶する計測座標出力
手段２０とを制御する制御手段１６で構成される。

【００２５】光源３１は光の周波数で約５４０ｎｍ付近
に相対強度ピークを持つメタルハライドランプで光を発
生する光源である。発生した光は、前処理レンズ群３２
に入光される。前処理レンズ群３２は、平行光に変換す
るレンズと赤外光や紫外光の除去と均質な光とするため
のフィルター類と、５２５ｎｍから５５５ｎｍの光を通
過せせる干渉フィルターで構成される。

【００２６】つぎに、通過した光はパターンプリズム３
３に入光される。パターンプリズム３３は、図１０に示
す光学要素部品で構成される。偏向ビームスプリッタ４
３の入光面は光軸に垂直に配置され、入光した光は誘電
体多層膜でＳ波を９０度反射し、Ｐ波を通過する。

【００２７】反射したＳ波は、ミラー４５とミラー４６
で反射し、位置格子パターン膜４７に入光する。位置格
子パターン膜４７は、位置情報取得用の格子パターン
で、位置格子パターン膜を示す図３における黒色部分に
光を反射する金属蒸着膜が形成されており、位置パター
ン膜を通過したＳ波は、反射プリズム４４の誘電体多層
膜で９０度反射して、投影レンズ群３４を通過し測定対
象物５に投影される。

【００２８】前記偏向ビームスプリッタ４３を通過した
Ｐ波は、測定格子パターン膜４８に入光される。測定格
子パターン膜４８は、形状測定用の格子パターンで、測
定格子パターン膜を示す図２における黒色部分に光を反
射する金属蒸着膜が形成されており、測定格子パターン
膜４８を通過したＰ波は、反射プリズム４４の誘電体多
層膜を通過して、投影レンズ群３４を通過し測定対象物
５に投影される。

【００２９】測定対象物５に投影されたパターン像を対
物レンズ群３６で集光し、平行光に変換する。平行光
は、５２５ｎｍから５５５ｎｍの領域の光を通過する干
渉フィルター３７を通過し、反射プリズム３８に入光さ
れる。Ｓ波は誘電体多層膜で９０度反射し、Ｐ波は反射
プリズム３８を通過する。反射したＳ波は結像レンズ３
９を通過しＣＣＤセンサ４０上に結像する。Ｐ波は結像
レンズ４１を通過しＣＣＤセンサ４２上に結像する。

【００３０】以下、形状解析装置２１の動作は請求項１
と同様で有るため説明を省略する。

【００３１】本発明の請求項３の一実施例の構成を図１
１で説明する。格子パターン投影の光源である光源３１
と、フィルターやレンズを含む前処理レンズ群３２と、
投影するパターンを作成するパターンプリズム５０と、
投影レンズ群３４と、三次元形状の測定対象物５と、対
物レンズ群３６と、干渉フィルター３７と、クロスプリ
ズム５１と、結像レンズ３９と、ＣＣＤセンサ４０と、
結像レンズ４１と、ＣＣＤセンサ４２と、結像レンズ５
２と、ＣＣＤセンサ５３と、３次元形状データを作成す
る形状解析装置２１で構成される。形状解析装置２１は
ＣＣＤセンサから画像データを取り込む画像入力手段１
５と、取り込んだ画像から格子像を抽出する画像処理手
段１７と、格子の番地付けを行う格子番地解析手段１８
と、格子番地などのデータを解析し３次元位置情報を解
析する形状解析手段１９と、計測された３次元情報をモ
ニタや外部記憶装置へ記憶する計測座標出力手段２０と
を制御する制御手段１６で構成される。

【００３２】光源３１は光の周波数で約５４０ｎｍ付近
に相対強度ピークを持つメタルハライドランプで光を発
生する光源である。発生した光は、前処理レンズ群３２
に入光される。前処理レンズ群３２は、平行光に変換す
るレンズと赤外光や紫外光の除去と均質な光とするため
のフィルター類と、５２５ｎｍから５５５ｎｍの光を通
過せせる干渉フィルターで構成される。

【００３３】つぎに、通過した光はパターンプリズム５
０に入光される。パターンプリズム５０は、図１２に示
す光学要素部品で構成される。偏向ビームスプリッタ４
３の入光面は光軸に垂直に配置され、入光した光は誘電
体多層膜でＳ波を９０度反射し、Ｐ波を通過する。

【００３４】反射したＳ波は、ミラー４５とミラー４６
で反射し、位置格子パターン膜５４に入光する。位置格
子パターン膜５４は、位置情報取得用の格子パターン
で、位置格子パターン膜５４を示す図１４における黒色
部分に光を反射する金属蒸着膜が形成されており、パタ
ーン膜を通過したＳ波は、反射プリズム５５の誘電体多
層膜で９０度反射して、投影レンズ群３４を通過し測定
対象物５に投影される。

【００３５】前記偏向ビームスプリッタ４３を通過した
Ｐ波は、測定格子パターン膜５６に入光される。測定格
子パターン膜５６は、形状測定用の格子パターンであ
り、測定格子パターン膜５６を示す図１３における黒色
部分が１／２波長板で形成されており、黒色部分に入光
されたＰ波は１／２波長板によってＰ波より４５度回転
した直線偏光波であるＰ４５度波にかわる。また、測定
格子パターン膜５６で１／２波長板の無い白い部分に入
光したＰ波は、Ｐ波のまま通過する。

【００３６】Ｐ４５度波とＰ波は、反射プリズム５５の
誘電体多層膜を通過して、投影レンズ群３４を通過し測
定対象物５に投影される。

【００３７】測定対象物５に投影されたパターン像を対
物レンズ群３６で集光し、平行光に変換する。平行光
は、５２５ｎｍから５５５ｎｍの領域の光を通過する干
渉フィルター３７を通過し、クロスプリズム５１に入光
される。Ｓ波はＳ波を反射する誘電体多層膜で９０度反
射しクロスプリズム５１を通過する。Ｐ波はＰ波を反射
する誘電体多層膜でＳ波と逆方向に９０度反射しクロス
プリズム５１を通過し、Ｐ４５度波はクロスプリズム５
１を直進し通過する。

【００３８】反射したＳ波は結像レンズ３９を通過しＣ
ＣＤセンサ４０上に結像する。Ｐ波は結像レンズ４１を
通過しＣＣＤセンサ４２上に結像する。Ｐ４５度波は結
像レンズ５２を通過しＣＣＤセンサ５３上に結像する。

【００３９】以下、形状解析装置２１の動作をフローチ
ャート図１５で説明する。まず、３つのＣＣＤセンサ上
に結像された像は電気信号に変換され、画像入力手段１
５で形状解析装置２１に取り込まれる（ステップ２０
１）。

【００４０】ＣＣＤ４２で撮像されたＰ波による画像
と、ＣＣＤ５３で撮像されたＰ４５度波による画像は光
の回析現象により光の照射された白い部分が広がり他の
白い部分と接続されるため分割処理を施す。分割された
白い部分の中心位置を対応点と定義する。それぞれの対
応点の間隔が三次元計測上の解像度に相当する。また、
図１４で示される位置格子パターンの１つの範囲に測定
格子パターン４９個の割合の大きさで定義されており、
位置格子パターン膜の格子内の二次元位置情報を有する
コードパターンは４×４のグリッドを仮定し、１６個の
グリッド（１６ビット）で組み合わせることによりコー
ドパターンを作成する。１６ビットでパターンを作成す
る場合６５５３６種類のパターンを作成可能である。

【００４１】撮像されたＰ波とＰ４５度波の像に対して
エッジ特徴抽出オペレーター処理を施し、投影された格
子パターンのみを効果的に抽出する。さらに、抽出され
た各格子の中心位置を画像上の座標値として正確に算出
する（ステップ２０２）。

【００４２】撮像されたＳ波の像に対してエッジ特徴抽
出オペレーター処理を施し、投影された格子内に２次元
位置情報を示すコードパターンを有する格子パターンの
みを効果的に抽出する。さらに、抽出されたコードパタ
ーンを認識し、全体画像における各コードパターンの位
置を画像上の座標値として算出する（ステップ２０
３）。

【００４３】１つの位置格子パターンの範囲に４９個の
測定格子パターンが７×７の配列されているため、全体
画像上で位置が特定化された位置格子パターンに対応す
る測定格子パターンを抽出し、測定格子パターン個々の
画像上の位置と順番を特定する（ステップ２０４）。

【００４４】撮像された画像上で位置が特定された測定
格子パターンの中心位置を対応点として、投影側の測定
格子パターンの位置関係を利用して対応点の３次元座標
を算出する（ステップ２０５）。

【００４５】投影された画像上で、位置と順番が特定さ
れた測定格子パターン全てに対し３次元座標の算出が行
われたかどうかを確認し、全て終了していない場合はス
テップ１０５に戻り３次元座標の算出を繰り返す（ステ
ップ２０６）。

【００４６】位置と順番が特定された全ての測定格子パ
ターンの三次元座標算出が終了した後、対応点の三次元
座標で構成される点群データをディスプレイ等に画像と
して表示する。さらに各対応点の三次元座標値をＸ、
Ｙ、Ｚの値でファイル等に保存することが可能になって
いる（ステップ２０７）。

【００４７】本発明請求項４の実施例は請求項１の一部
に含まれている。相違点は測定格子パターン使用しない
で位置格子パターンだけで３次元計測を行う点である。
また、格子パターンが１つで有るため光の周波数領域や
偏向方向で分離も行わない。撮像手段もＣＣＤセンサ１
つ光の分離用の光学系部品も必要としない。また、取得
画像から２次元位置情報を解析後、格子内のコードパタ
ーンの穴埋め処理を実行し、格子の中心座標を算出する
手段を用い３次元位置情報の対応点とすることである。

【００４８】本発明請求項５の実施例は請求項１の説明
に有るので省略する。

【発明の効果】以上説明したように、本発明の三次元形
状測定装置は、大きな段差や不連続部分等が含まれる測
定対象面の三次元情報を１回の撮影で、撮像範囲全般に
わたって取得することができるため、多くの不連続面や
段差を含む実在する様々な物体を瞬間的に撮像範囲全体
で計測することが可能になる。さらに、投影と撮像する
カメラヘッドの位置は、参照平面を必要としないため測
定対象物内で参照平面を捜すためにカメラの移動を必要
とせず、より自由な位置で測定が可能になった。また、
１回の撮像で測定格子パターンと位置格子コードパター
ンを取得することが可能なため、１秒間に多数のサンプ
リングが可能で高速な計測を実現できる。さらに、請求
項３にある１／２波長板のパターンを利用すれば、他の
手法で実現できなかったより多くの実測三次元位置情報
を得ることがで、同一精度であれば測定の視野を拡大で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】請求項１および請求項２における形状測定用の
測定格子パターン膜一実施例の一部分である。

【図３】請求項１および請求項２における位置情報取得
用の位置格子パターン膜一実施例の一部分である。

【図４】三次元形状をもった測定対象物の立面図であ
る。

【図５】形状測定用の測定格子パターン膜で投影された
像の一例である。

【図６】位置情報取得用の位置格子パターン膜で投影さ
れた像一例である。

【図７】コードパターンの組み合わせをコードパターン
の番号で表示した例である。

【図８】請求項１および請求項２の形状解析装置２１の
動作フローチャートである。

【図９】本発明の請求項２の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図１０】請求項２の一実施例におけるパターンプリズ
ムである。

【図１１】本発明の請求項３の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。

【図１２】請求項３の一実施例におけるパターンプリズ
ムである。

【図１３】請求項３における形状測定用の測定格子パタ
ーン膜一実施例の一部分である。

【図１４】請求項３における位置情報取得用の位置格子
パターン膜一実施例の一部分である。

【図１５】請求項３の形状解析装置２１の動作フローチ
ャートである。

【符号の説明】

１：光源 ２：前
処理レンズ群 ３：パターンプリズム ４：投
影レンズ群 ５：測定対象物 ６：対
物レンズ群 ７：反射プリズム ８：干
渉フィルター ９：結像レンズ １０：Ｃ
ＣＤセンサ １１：ミラー １２：干
渉フィルター １３：結像レンズ １４：Ｃ
ＣＤセンサ １５：画像入力手段 １６：制
御手段 １７：画像処理手段 １８：格
子番地解析手段 １９：形状解析手段 ２０：計
測座標出力手段 ２１：形状解析装置 ２２：測
定格子パターン膜 ２３：位置格子パターン膜 ３１：光
源 ３２：前処理レンズ群 ３３：パ
ターンプリズム ３４：投影レンズ ３６：対
物レンズ郡 ３７：干渉フィルター ３８：反
射プリズム ３９：結像レンズ ４０：Ｃ
ＣＤ ４１：結像レンズ ４２：Ｃ
ＣＤ ４３：偏向ビームスプリッタ ４４：反
射プリズム ４５：ミラー ４６：ミ
ラー ４７：位置格子パターン膜 ４８：測
定格子パターン膜 ５０：パターンプリズム ５１：ク
ロスプリズム ５２：結像レンズ ５３：Ｃ
ＣＤ ５４：位置格子パターン膜 ５５：反
射プリズム ５６：測定格子パターン膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三次元形状の測定対象物にパターンを投影
   する投影手段と、測定対象物に投影された像を撮像する
   撮像手段と、撮像された画像とを用いた三次元形状測定
   装置において、投影手段は光を周波数領域別に複数の投
   影パターンを作成し、少なくとも１つの投影パターン
   は、複数領域に分割されており、分割された領域内にコ
   ードパターンを有することと、撮像手段は光の周波数領
   域別に撮像する手段を備えたことを特徴とする三次元形
   状測定装置。
2. 【請求項２】三次元形状の測定対象物にパターンを投影
   する投影手段と、測定対象物に投影された像を撮像する
   撮像手段と、撮像された画像とを用いた三次元形状測定
   装置において、投影手段は光の偏向光別に複数の投影パ
   ターンを作成し、少なくとも１つの投影パターンは、複
   数領域に分割されており、分割された領域内にコードパ
   ターンを有することと、撮像手段は光の偏向光別に撮像
   する手段を備えたことを特徴とする三次元形状測定装
   置。
3. 【請求項３】請求項２の三次元形状測定装置において、
   投影手段は少なくとも１つの投影パターン膜に、入射し
   た光の偏向光を変化させる波長板で形成されたパターン
   膜を配することを特徴とする三次元測定装置。
4. 【請求項４】三次元形状の測定対象物にパターンを投影
   する投影手段と、測定対象物に投影された像を撮像する
   撮像手段と、撮像された画像とを用いた三次元形状測定
   装置において、投影手段の投影パターンは、複数領域に
   分割されており、分割された領域内にコードパターンを
   有することを特徴とする三次元形状測定装置。
5. 【請求項５】請求項１と請求項２と請求項３と請求項４
   の三次元形状測定装置において、投影手段は投影パター
   ンの分割された領域内に設けられたコードパターンの並
   び順を変え同じコードパターンを複数回使用することを
   特徴とする三次元形状測定装置。