JP2010513894A - 縞を投影し、位相シフト法を使用して物体を３次元測定するコンピュータ化された光学的方法及びそれに対応するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＰＳＭ技術を改良すること。
【解決手段】 発明は、物体に縞を投影し、位相シフト法を使用して前記物体の外面をレリーフとして３次元測定するコンピュータ化された光学的方法に関し、縞の物体への４つの投影軸が使用され、各投影軸の原点は事実上の四面体の４つの頂点のそれぞれに実質的に位置する照明点とみなされ、物体は前記四面体の中心に実質的に配置され、撮影は４つの撮影軸に沿って実質的に位置する４つの撮影点から行われ、撮影軸のそれぞれは４つの三つ組投影軸により形成される４つの三面体の１つの中線であり、４つの撮影点は、各撮影点において、各像が三つ組投影軸の３つの照明点により照明できる物体の３つの表面のそれぞれの少なくとも一部を含むような物体からの距離に位置し、三つ組投影軸の中線は前記撮影点の撮影軸を定め、６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれの像の組はコンピュータ装置に取り込まれる。発明はまたそれに対応するシステムに関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は縞を投影し、位相シフト法を使用して物体の外面全体又はほぼ全体をレリーフとして３次元測定するコンピュータ化された光学的方法並びにそれに対応する測定システムに関する。

それは計量学に用途を有し、例えば３次元視覚化及び工具制御のような３次元情報を使用する如何なる下流用途にも関連付けることができる。

光学的方法による表面特性解析とレリーフ測定は種々の技術を用いて行われ、それらのなかには、三角測量法、写真測量法、モアレ技術、干渉法、ホログラフィー及びスペックル技術がある。今日に至るまで、写真測量法は広く使用される技術であるが、測定手順がかなり複雑であり、実施に比較的費用がかかるのでその用途はしばしば限定される。

もう１つの技術は被解析表面に光の縞を投影することにある。この投影原理は非常に様々の物体を測定及び特性解析する高い潜在能力を有するものとして広く認識されている非接触の光学的方法である。そのような方法は在来の結像系により、あるいはコヒーレント光の干渉パターンにより物体の表面に投影される平行又は発散性の光の縞と、縞投影系のものとは別個の軸をもつ撮像装置とを使用する。撮像された像について得られた光の縞の位相分布は被解析物体の被照明表面のレリーフについての情報を含む。この位相分布は物体の表面のレリーフを再現するために計算処理される。

光の縞を使用する技術の一部として、位相シフト法（ＰＳＭ）は、その高い精度と高速実行の故に光の縞集合の位相分布を再現する強力な方法である。それは、光の縞のシフトをもたらす、すなわち、その位相分布を変調する圧電変換器により実施されてきた。もう１つの実施法はその電流を制御することによりレーザダイオードの波長を変調することにあり、ダイオードは非補償干渉計内に配置されて光の縞の位相シフトを引き起こす。そのような光の縞の位相シフトを引き起こすもう１つの代替方法は縞投影系に液晶マスクを使用し、それを白色光で照明することにある。

しかしながらＰＳＭ技術において位相シフトを引き起こすシステムの較正は非常に厳しい行程である。光の縞の４つまたは５つの撮像を使用する位相シフト較正アルゴリズムが開発されてきた。そのようなアルゴリズムは一定でない位相シフト、光の縞に含まれる高次高調波及び非常に低いＳ／Ｎ比等の測定誤差源を同定及び補償するのに非常に有用である。位相シフトを較正する他の方法が開発されてきたが、それらは計算負荷を増し、従って、ずっとより多くの資源と処理時間を消費する。

２πを法とする値ではなく位相の絶対値、すなわち一義的な位相値を再生するために、ＰＳＭ技術の内、２つの別個の撮影点及び／又は二つの別個の照明点を使用する技術（実際には、位相解析は１つの照明点と２つの撮影点を用いて行っても、２つの照明点と１つの撮影点を用いて行っても、２つの照明点と二つの撮影点を用いて行ってもよい）が、位相解析アルゴリズムに関連付けられてもよい。この改良により、ＰＳＭ技術は強固になり、誤差伝播効果が非常に少ない。さらにこれは、結果の精度を劣化させ、正しい位相測定を阻害さえし得る光の縞の不連続性に関連する問題を自動的に解決する。解析アルゴリズムは時間とメモリの消費に関して最適化され、従って例えばパーソナルコンピュータ上で実行するのが容易である。

本発明の目的はＰＳＭ技術を改良することである。発明は位相シフト法を用いて光の縞投影により物体形状を再現するシステム（縞投影−位相シフト法（ＦＰ−ＰＳＭ）システム）に基づき、その場合、光の縞集合が光によるマスクの照明により生成され、前記マスクは光に不透明な領域と光に透明な領域を有する画面であり、光に透明な領域は、光がマスクを透過することにより必要な光の縞集合を生じる定められたパターンに従って分布し、光の縞集合は被処理物体の表面に投影される。縞付き物体の像がカメラにより撮像され、物体の被照明表面の撮像された各像の間に光の縞分布の位相シフトが存在するように空間内で各撮像の間に光の縞集合を移動することにより撮像工程が数回繰り返される。撮像された像はコンピュータ計算処理される。詳細には、各像間の光の縞分布の位相シフトは物体の被照明面の高さの分布された変化（レリーフ）を再生することを可能にし、その場合、そのような変化は投影軸（「照明軸」としても知られる物体に投影される光ビームの軸）と撮像軸（「撮影軸」としても知られる撮像カメラの軸）の対に従って見ることができる。このように再生されたレリーフは物体の被照明表面の部分レリーフであり、これは投影軸／撮像軸対に従って見える全ての細部を含む。

発明はより詳細には、縞を投影するための４つの経路と特定の四面体形状に従って縞により照明される物体の表面を撮像するための４つの経路のＦＰ−ＰＳＭシステムにおける統合に関する。そのために、縞は、縞により物体を照明するための少なくとも１つの装置からの４つの入射軸に従って物体に投影され、この装置は、物体に向けて縞状光ビームを切換えかつ偏向するための取り得る手段と連携し、その照明点は考慮に入れられ、この場合、照明点は縞による物体の表面の直接照明を可能にする光が現れるように見える点であり（各照明点は従って対応する入射軸に沿って、すなわち投影軸に沿って配置される）、物理的ユニットしての照明装置は照明点に一致しても、あるいは照明点から物理的にずらされてもよく、物体に向けて偏向される照明、又はより一般的には照明装置はいくつかの要素に分散され、その１つが以下で分かるように照明点に一致してもよい。いずれの場合も、４つの照明点は四面体の頂点に（これらの頂点又はその近傍に）実質的に配置され、その中心に物体が位置する。従って、照明点から四面体の中心を通る直線はシステムの投影／照明軸（又は前述の「入射軸」）を定める。さらに、４つの照明点は物体から十分遠いので、各照明点対は、前記表面の擬似法線（ただし、擬似法線は２つの投影軸により定められる平面内のこれらの中線である）に従って見た輪郭により区切られた表面を照明する。撮影作業に関し、４つの撮影点が三つ組投影軸により形成される三面体の中線又はこれらの中線の近傍に配置され、従って、撮影軸は撮影点から四面体の中心を通る直線により定められる。さらに、４つの撮影点は物体から十分に遠いので、各撮影点対の視野は、撮影点対の２つの撮影軸に共通の２つの隣接する投影軸の対により上記のように定められる表面を含む。従って、上に定められた輪郭に含まれる各表面は２つの撮影点から見ることができる。４つの照明点は、それぞれその投影軸に従って光の縞を物体に投影するが、それらは必ずしも同じ縞の集合ではない。６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれについて１組の像が撮像でき、この場合、前記像は物体の６つの被照明表面のそれぞれの部分レリーフ（それぞれ１つの投影軸と１つの撮像軸により定められる投影及び撮像軸の対に従って見た）を再生することを可能にし、前記部分レリーフは一義的に物体の６つの被照明表面のそれぞれのほぼ全てのレリーフ細部（ほぼ完全なレリーフ）を忠実に再生することを可能にし、物体の６つの被照明表面についてこうして再生された前記ほぼ完全なレリーフは一義的に物体の外面全体のほぼ全ての細部を再生することを可能にする。

より正確には、発明は第１に、物体に縞を投影し、位相シフト法を使用して前記物体の外面をレリーフとして３次元測定するコンピュータ化された光学的方法に関し、縞は少なくとも１つの照明装置により物体に投影され、縞付き物体の像は少なくとも１つの撮影手段によりいくつかの撮影軸に従って撮影され、前記像は、像に基づいてレリーフを計算するプログラムを備えるコンピュータ装置に送信される。

発明によれば、縞の物体への４つの投影軸（物体に向かう縞の最終光路）が使用され、各投影軸の原点（これは照明装置の構造に従って実像又は虚像である）は事実上の四面体の４つの頂点のそれぞれに実質的に位置する照明点とみなされ、物体は前記四面体の中心に実質的に配置され、撮影は４つの撮影軸に沿って実質的に位置する４つの撮影点から行われ、撮影軸のそれぞれは４つの三つ組投影軸により形成される４つの三面体の１つの中線（四面体の中心からの）であり、４つの撮影点は、各撮影点において、各像が三つ組投影軸の３つの照明点により照明できる物体の３つの表面のそれぞれの少なくとも一部を含むような物体からの距離に位置し、三つ組投影軸の中線は前記撮影点の撮影軸を定め、６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれの像の組はコンピュータ装置に取り込まれる。

本願で使用される「実質的」は、対応する軸又はその近傍に点が位置することを意味する。「外面測定」は、光学撮像手段には縞がその上に投影されているように見える表面の測定を意味すると解釈されねばならず、この場合、ことによるとあり得る透明表面厚さは、照明縞がそれらを通り抜けるので考慮に入れることはできない。

発明の種々の実施例において、以下の手段が、単独で、あるいは技術的にあり得る組合せで使用される。すなわち、
毎回異なった縞模様を用いて６回まで可能な照明が繰り返され、
４つの照明点は少なくとも１つないし４つの縞照明装置から生じ、前記装置は照明点に位置し、かつ／あるいは前記手段の照明は少なくとも１つのミラーにより向け直され、かつ／あるいは前記手段は物理的に移動可能であり、
４つの照明点は４つの独立な照明装置から生じ、前記装置は照明点に位置し、あるいは照明点は物体に向け直され、
照明は少なくとも１つのミラーにより物体に向け直され、
４つの照明点は３つの独立な照明装置から生じ、
４つの照明点は２つの独立な照明装置から生じ、
４つの照明点は１つの独立な照明装置のみから生じ、
４つの照明点は１つの独立な照明装置のみから生じ、前記手段からの照明は１組のミラーにより対応する投影軸に沿って向け直され、
ミラーはアクティブであり（ミラーは４つの出力ビームスイッチとして働く）、
ミラーはコンピュータ装置により制御され、
各照明装置には光源と、ビーム拡大器と、中に縞模様を形成するためのコンピュータ装置により制御される液晶画面とが設けられ、
各照明装置には、光源と、ビーム拡大器と、中に縞模様を形成するためにコンピュータ装置により制御される液晶画面とが物体に向かってこの順序で設けられ、
アナログの光の縞が使用され（透明な帯と黒い帯の間の移行がグレースケール・シェーディングにより実質的に連続である）、
４つの独立な固定された撮影手段が使用され、これらは撮影点に位置し、
４つの独立な固定された撮影手段が使用され、これらは撮影点外に位置し、対応する撮影手段に向けて像を偏向するためにミラータイプの偏向手段が使用され、
３つの独立な撮影手段が使用され、その内の少なくとも１つは可動撮影軸を有し、
２つの独立な撮影手段が使用され、その内の少なくとも１つは可動撮影軸を有し、
撮影手段は一つのみ使用され、これは可動撮影軸を有し、
撮影軸は対応する撮影手段の物理的変位により移動でき、
撮影軸は１組のミラーにより向け直されることにより移動でき、
撮影手段はカメラ又はスチルカメラタイプのものであり、コンピュータ装置に送信可能な像を撮影でき、
撮影に対し、物体は４つの投影軸に従って逐次照明されて６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれについて１組の像を撮像する。

発明は第２に、請求項１〜８の何れか一つに記載の方法を実施することを目的とする物体の外面をレリーフとして３次元測定するシステムであって、物体を縞により照明する少なくとも１つの装置と、像を撮像し、少なくとも一つの撮影手段により撮像された前記像に基づいて、プログラムを備えるコンピュータ装置においてレリーフを計算する部分とを備え、照明装置は、４つの投影軸（物体に向かう縞の最終光路）に従って縞が物体に投影されることを可能にし、各投影軸の原点（これは照明装置の構造に従って実像又は虚像である）は事実上の四面体の４つの頂点のそれぞれに実質的に位置する照明点とみなされ、物体は前記四面体の中心に実質的に配置され、撮影は４つの撮影軸に沿って実質的に位置する４つの撮影点から行われ、撮影軸のそれぞれは４つの三つ組投影軸により形成される４つの三面体の１つの中線（四面体の中心からの）であり、４つの撮影点は、各撮影点において、各像が三つ組投影軸の３つの照明点により照明できる物体の３つの表面のそれぞれの少なくとも一部を含むような物体からの距離に位置し、三つ組投影軸の中線は前記撮影点の撮影軸を定め、６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれの像の組はコンピュータ装置に取り込まれることを特徴とするシステムに関する。

システムの代替実施例において、照明装置は光源と、ビーム拡大器と、中に縞模様を形成するためのコンピュータ装置により制御される液晶画面とを備える。

高速で容易に持ち運べる機器と強固なソフトウェアの組合せは、生産現場においてまで物体レリーフを再現するための縞投影技術と位相シフト法を実施する可能性を増加する。従って、それは、リサイクル産業における誤差率がほぼゼロの高速物体分別システム（例えばタイプによる分別及びプリンタインクカートリッジのリサイクル）や、精密機械産業（例えば高速精密印刷）に対するインラインかつリアルタイムの品質管理システムにおいて、あるいは組立ライン生産産業における高速品質管理システム（例えば、自動車産業における車両のエンジンルーム又は客室において組み立てられる要素の取付け精度の管理）の必要性に応えるために使用される点において有利である。

発明によれば、光の縞の位相分布の初期パターンはソフトウェアで決定され、また特に、熟練オペレータ、あるいはそのオペレータにより物体の大きさ、その表面の性質、表面上の被処理領域等のいくつかの情報が入力された、与えられた処理に対する最適パターンを決定するソフトウェアにより修正でき（好ましい形では何れのハードウェア修正もなく）、あるいは一連の反復適応手段により自動的に修正することさえできる。さらに、位相シフトは処理装置により制御され、非常に短い遅延でマスクにより引き起こされ、これはいくつかの撮像を数ミリ秒で行うことを可能にする。従って、その撮像及び処理の速度のために、発明のシステムは「リアルタイム」システムの範疇に分類してもよく、従って、それは生産ラインで実施できる。最後に、そのような非接触システムは悪環境（ほこり、振動）に十分適応し、物体の絶対位置決めを必要としない。

本発明は、今度は以下の添付図面を参照して非制限的な例とし述べられる。

物体の外面を測定する既知の単一チャンネルシステムである。 １つの照明点と２つの撮影点（１ＰＩ／２ＰＶ）を有する２チャンネルシステムに対する例示的アルゴリズムである。 ２つの照明点と１つの撮影点（２ＰＩ／１ＰＶ）を有する２チャンネルシステムに対する例示的アルゴリズムである。 発明の四面体多チャンネルシステムの場合の、照明点及び物体の縞照明手段に対する投影軸、並びに撮影軸を物体に対して模式的に示し、撮影軸の上には撮影点が配置される。 その最も単純な形において、４つの液晶画面が４つの照明点に配置され、そこから各投影／照明軸に従って投影される光の縞が出、４つのカメラが４つの撮影点に配置される四面体システムの３次元図である。

今度は発明の基になる一般原理が述べられる。光の縞集合が生成され、これは既知の初期パターンに従って光ビーム（ビーム）の断面内に分布する。パターンは既知であるので、縞分布はビーム断面内の光強度位相又は光の縞位相の２次元分布により形作ることができる。従って、そのような位相分布は数学関数φにより記述することができる。

光の縞集合は、そのレリーフを再現したい物体の表面に投影される。光の縞集合は物体の被照明表面に光の縞集合の初期パターンの歪み像を形成する。初期パターンのそのような歪みは高さの変化、すなわち被照明表面のレリーフにより生じる。このように表面に形成された像は光の縞の位相の分布であり、これは被照明表面のレリーフにより初期パターンの光の縞の位相分布の変調から生じる。

表面に形成された各像間の光の縞の位相分布の既知のシフト（空間における）を引き起こすことに気を配ることにより、物体の被照明表面に形成されるいくつかの像から計算により、歪んだパターンの光の縞の位相分布を推測することが可能である。このために、既知の計算方法が実施できる。これらの縞の引き起こされた位相シフトを用いて、投影されるいくつかの像から光の縞の分布を導き出すこれらの方法の中から、以下に述べられるものを引用することができる。すなわち、
P.S Huang, C. Zhang and F.P. chiang, “High-speed 3-D shape measurement based on digital fringe projection”, Opt. Eng. 42(1), 163-168, 2003、
L. Salas, E. Luna, J. Salinas, V. Garcia and M. Servin, “Profilometry by fringe projection”, Opt. Eng. 42(11) 3307-3314, 2003、
I. Yamaguchi, S. Ohta, and J. Kato, “Surface contouring by phase-shifting digital holography”, Optics and Lasers in Engineering 36, 417-428, 2001、及び
G. S. Spagnolo, D. Ambrosinib, D. Paolettib and G. Accardo, “Fibre optic projected fringes for monitoring marble surface status”, J. Cult. Heritage 1 S337-S343, 2000
である。

歪んだパターンのこの位相分布から物体の被照明表面のレリーフは既知の計算方法により推測できる。そのような方法は特に以下に述べられている。すなわち、
Hu and al, “Calibration of a three dimensional shape measurement system”, Opt. Eng. 42(2), pp 487-493, 2003、及び
H. Zhang, F. Wu, M. J. Lalor and D. R. Burton, “Spatiotemporal phase unwrapping and its application in fringe projection fiber optic phase-shifting profilometry”, Opt. Eng. 39(7) 1958-1964, 2000
である。

縞模様により照明される表面の部分レリーフの再現を可能にする既知の単一チャンネルシステムが図１に示され、以下を備える。すなわち、縞により物体６を照明しようとする装置に対し、
できるだけ均一な（発せられるビームの断面内の光出力分布の均一性）、「光源」とも呼ばれる均一光源１、
ここでは平行ビーム４を生じる、「拡大器」よも呼ばれるビーム拡大器２、
「マスク」とも呼ばれる液晶画面３、
場合によっては偏向ミラー１０
であり、そのとき、照明装置は照明軸５に沿って照明ビームを生じることを可能にし、また、撮像及び処理部に対し、
撮影軸７に従って縞により照明される物体６の像を撮像するためのＣＣＤ型カメラ８と、
カメラにより撮像された像が中に存在するデータに対してアルゴリズム計算を実行でき、縞模様を定めるようにマスクを制御できる処理装置を備えるコンピュータ装置９（コンピュータ／マイクロコンピュータ）
である。

光源は、システムレリーフを再現しなければならない物体の表面を、マスクを介して照明するのに必要な光を発生する。

ビーム拡大器は、マスクと、照明すべき物体の表面とを正しく照明するのに必要な寸法を有する光ビームの平行断面を供給する。

拡大器２に対する光源１の位置は、マスクを通過し、物体を照明する光ビームの発散又は非発散を決定する。従って、被照明表面の寸法は必ずしもマスクの寸法に限定されず、これらの寸法より大きくても小さくてもよい。しかしながら、図１に示される平行照明は計算の簡略化をもたらす。

光ビームの伝播軸でもある、光源、拡大器およびマスクから成る光学系の軸が、物体の表面が直接照明されるように（直接照明）向いていれば、マスクと物体の間にさらなる構成要素は必要ない。代案において、この軸が最初は物体を通過しない方向に向いていれば、マスクと物体の間にミラーが配置され、縞によりその表面を正しく照明するために初期の光ビームを物体に向け直すように向けられる（間接照明）。そのような照明の二重の可能性は、縞により物体を照明する最終ビームの実質上の原点の資格を与えるためになぜ照明点の概念が導入されるかを説明するが、この場合、照明点は、照明が直接的であれば、縞により物体を照明する装置に物理的に対応できるが、照明が間接的であれば、この装置に対応できない。

直接又は間接照明の概念はまた類推により撮像部にも適用される、この場合、カメラは物体の像を直接受けても（カメラは図１に示されるように撮影軸７上に位置する）、間接的に受けてもよく、像は撮影軸７上に位置しないカメラに向けてミラーにより偏向されることが分かる。これは、撮影軸上に位置する撮影点の概念がなぜ導入されるかを類推により説明する。

処理装置９は所望のパターンに従って光の縞集合を発生させるようにマスク３を制御し、カメラ８を制御し、カメラにより撮像された像を記憶し、例えばディスプレー上に３次元の視覚的再現を行うために、物体の被照明表面のレリーフを決定するのに必要な計算を実行する。

このシステムは、照明点と撮影点の対又は二つ組を１つのみを備えるので、「単一チャンネルシステム」と呼ばれる。

縞模様により照明される表面のほぼ完全なレリーフの再現のために、２チャンネルシステムが使用されてもよい。例えば、２チャンネルシステムは、一方では、出来るだけ均一な均一光源、ビーム拡大器、液晶画面（マスク）、光学的ビームスイッチ及びいくつかのミラーを備え、他方では、２つのカメラと１つの処理装置を備える。このタイプの２チャンネルシステムは１つの照明点と２つのカメラを備え、１ＰＩ／２ＰＶと表示される。

ミラーは２つの取り得る経路のどちらか一方に従って光ビームを曲げられるように空間内に分配及び配置され、各経路は、経路に垂直な投影軸に従って物体の表面の照明を可能にするミラーシステムにより定められる。

光学的ビームスイッチはコンピュータにより制御され、マスクからの光ビームをミラーシステムのどちらか１つに向ける。従って、物体の表面は２チャンネルシステムの、２つの取り得る投影及び撮像軸対に従って逐次照明される。

処理装置は、物体の被照明表面の２つの別個の部分レリーフの再現と、これらの二つのレリーフに基づいたほぼ完全なレリーフの再現とを実行する。実際、４つの取り得る投影及び撮像軸対の２つの選択された対に従って再現される２つの部分レリーフは別個であるので、位相解析技術により、物体の被照明表面のレリーフを一義的に再現することが可能である。従って、前記レリーフは物体の被照明表面のほぼ完全なレリーフである。

２チャンネルシステムにおいて、ビームが光源により発生し、物体表面を照明するのに必要な寸法に拡大器により拡大されたら、マスクは光の縞の位相分布の初期パターンに一致する。処理装置はマスクのどの画素がそこを通過する光ビームに対して不透明でなければならないか、あるいは透明でなければならないかを決定する。マスクによりビームが透過された後、初期パターンは、好ましくは同一ビームの平行断面（非発散かつ非収束直線ビーム）として形成される。代案において、照明ビームは発散性でもよいが、表面測定計算を補正するよう考慮に入れるために発散性は既知でなければならないので、工程は従って複雑になる。

ビームは物体の表面を照明し、表面により反射されるか（光ビームに不透明な表面、反射作用）、あるいは物体を通過する（光ビームに透明な物体、透過作用）。後者の場合、透明物体（それにもかかわらず、縞模様が物体の表面に付着され、その上に見えることが必要である）は、照明点（ＰＩ）と撮影点（ＰＶ）の間の２つの被通過面の一方が他方の面に形成された縞模様を歪ませないことを前提に（そうでなければ、物体の両面の歪みを区別することが不可能であるので情報は最早信頼できない）、透過で測定することができることに注目すべきである。

物体の表面に形成され、２つのカメラの２つの観察点に従って見た像は２つのカメラにより撮像及びデジタル化され、これらのカメラはこれらの像を処理装置に送信する。

計算を実行する前に、処理装置は物体の被照明表面のいくつかの画像を取得する。それぞれの取得の間、処理装置は、光の縞の位相分布の初期パターンが空間内でシフトされる、すなわち、位相分布が所望の、従って既知の位相シフトに従うようにマスクを制御する

処理装置はこうして、必要な計算を実行でき、それは光の縞の位相分布の位相変化を計算し、次いで、２つの撮影点のおかげでこの位相の解析を実行し（すなわち、それは２πを法とする値ではなく絶対値を決定する）、これは、物体の表面の正確な、すなわち、一義的なレリーフを得ることを可能にする。さらに、あるチャンネルが見ることができない表面部分は他のチャンネルが見ることができ、これは二つの照明入射軸により照明されるほぼ全ての表面の再現を可能にする。

そのような２チャンネルシステム１ＰＩ／２ＰＶに使用可能な例示的アルゴリズムが図２に示される。

代案として、２チャンネルシステムは２つの照明点と１つのカメラを備えてもよい。そのとき、それは２ＰＩ／１ＰＶと表示される。そのような２チャンネルシステム２ＰＩ／１ＰＶに使用可能な例示的アルゴリズムが図３に示される。

物体の外面のほぼ全体のほぼ完全なレリーフを再現するために、発明の４つの照明点と４つの撮影点を有する四面体多チャンネルシステムが使用されてもよい。例えば、システムは、以下を備える。即ち、一方では、縞により物体を照明しようとする装置に対し、好ましくは、
出来るだけ均一な均一光源、
ビーム拡大器、
液晶画面（マスク）、
４出力光学的ビームスイッチ、
物体に向けて偏向するいくつかのミラー（代替実施例において、照明系は、詳細には光源、拡大器、画面及びスイッチの数に関し多の配置を有してもよく、それらのタイプは適宜適応される）、
また他方では、撮像及び処理部に対し、好ましくは、
４つのカメラ（代替実施例において、カメラの数は減らしてもよい）、
処理装置
である。

ミラーは４つのミラー系の間に分配され、４つの取り得る入射軸の何れか１つに従って光ビームを偏向することができるように空間内に配置され、各入射軸は特有の投影／照明軸に従って物体の表面の照明を可能にするミラー系により定められる。

光学的ビームスイッチはコンピュータにより制御され、マスクからの光をミラー系のいずれか１つに向ける。こうして、物体の表面は発明の四面体多チャンネルシステムの、４つの取り得る投影／入射軸に従って逐次照明される。

投影／入射軸はそれぞれの取り得る経路の最後のミラーの中心から（前記ミラーは光の縞を物体に直接反射して後者を光の縞により照明する）被照明表面の中心までの線分により定められる。それぞれの最後のミラーは照明点を定める。４つの照明点は四面体の頂点（又はこれらの頂点の近く）に配置され、四面体の中心に被照明物体が位置する。照明点から四面体の中心を通る稜線はシステムの投影軸と合流する。４つの照明点は物体から十分遠いので、各照明点対は表面の擬似法線に従って見た輪郭により区切られる表面を照明し、この場合、擬似法線は２つの投影軸により定められる平面内のこれらの中線である。

４つのカメラのそれぞれ（又はカメラに向けて偏向するミラー）は４つの三つ組投影軸により形成される４つの３面体の４つの中線の一つに位置する点に配置され、あるいはこれらの４つの中線の一つ（上に定められた四面体の中心からの中線、カメラは中線ごとに１つ）の近くに配置される。従って、各カメラは撮影点に配置される。四面体の中心を通る撮影点からの稜線はシステムの撮影軸を定める。

４つの撮影点は物体から十分遠いので、各撮影点対の視野は撮影点対の二つの撮影軸と共通の二つの隣接する投影軸の対により上記のように定められる表面を含む。

この配置は図４に模式的に示され、そこでは、物体は四面体の中心Ｏに配置され、四面体の４つの頂点、ＰＩ１、ＰＩ２、ＰＩ３及びＰＩ４は４つの照明点を形成する。縞搬送体光ビームはこれら４つの照明点から投影／照明軸ＰＩ１−Ｏ、ＰＩ２−Ｏ、ＰＩ３−Ｏ及びＰＩ４−Ｏに沿って出発し、四面体の中心に向けられ、従って、それらは縞により物体を照明する。４つの照明軸は三つ組投影軸（４つの三つ組がある）により形成される４つの三面体を定めることを可能にする。各三面体の中線は１つの撮影軸の支持であり、従って、４つの撮影軸、ＰＶ１，２、ＰＶ２，３、ＰＶ３，４及びＰＶ１，４が定められる。

処理装置は各投影及び撮影軸対により定められる別個の部分レリーフの再現を実行し、次いで、これらのレリーフに基づいて、物体の異なる被照明表面のほぼ完全なレリーフの一義的な再現を実行する。これらの被照明表面の一義的かつほぼ完全な再現のおかげで、処理装置は被照明物体の外面全体のほぼ完全なレリーフの一義的な再現を実行する。

４つの投影軸は物体への縞の投影を可能にするが、全ての軸に対して必ずしも光の縞の同じ集合を投影しない。６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれについて１組の像が撮像される。これらの像は物体の６つの被照明表面のそれぞれの部分レリーフ（２つの投影軸と１つの撮像軸、１つの投影軸と２つの撮像軸、あるいは一つの投影軸と一つの撮影軸及びもう一つの投影軸ともう一つの撮影軸により定められる２対の投影及び撮像軸に従って見たものであり、これらの軸の全ては互いに隣接している）の再生を可能にする。これらの部分レリーフは物体の６つの被照明表面のそれぞれのレリーフのほぼ全ての細部、すなわち、ほぼ完全なレリーフを一義的に再生することを可能にする。物体の６つまで可能な被照明表面についてこのように一義的に再生されたほぼ完全なレリーフは物体の外面全体のほぼ全ての細部を一義的に再生することも可能にする。

「ほぼ」（ほぼ完全）という用語は、照明又は撮影軸に対して傾斜した例えば折り目、深い溝等のような表面障害物のために物体のいくつかの小部分が照明を全く受けず、あるいは見えないという一般的には例外的な場合を考慮に入れるために使用され、発明は、表面の完全な照明と観察が可能なときは、全ての表面細部を再生可能であることに注目すべきである。

実施される光の縞は、最小照度と最大照度の間の移行が連続、すなわち、グレースケール・シェーディングであり、急峻な移行（このときは「デジタル」と呼ばれることになろう）ではないという意味で、「アナログ」であることも注目される。そのような「アナログ」縞を得るために、グレースケール制御可能なマスク／液晶画面が使用される。これは物体の被照明表面のレリーフ再現の精度を改善することを可能にする。光の縞のピッチがレリーフ測定の精度／解像力を決定することも注目される。ピッチが小さいほど、ＰＳＭの測定精度は良くなる。しかしながら、この精度は、例えば撮像カメラにより区別可能なグレースケールピッチや撮像カメラの解像力、すなわち、その画素周期のピッチのようなシステムの他の構成要素の品質によっても決定される。最後に、画像処理アルゴリズムの品質もＰＳＭ法の測定解像力と精度の両方を決定する。

今度は発明の実施例がより具体的に述べられる。

まず、その表面が一様でなく（複雑なレリーフ）かつ四面体多チャンネルシステムにより照明される実質的に球状の物体を考えよう。下から四面体の中心にある物体を照明（及び視覚化）できるように、物体は透明な支持台（例えば、照らされず／照度を維持できず、縞模様を歪みなく、あるいは考慮可能な歪みを以て通過させる透明板）の上に置かれてもよく、あるいはそれは１つ以上の糸又はリボンにより空中に維持されてもよく、あるいはもっと複雑な代案において、それはその面の全てから縞で照明されかつ観察されるように処理装置により制御回転駆動されてもよい。この例において必要なレベルの精度を得るために、被照明表面あたり５つのシフトされた縞システム持つことが必要である。そのとき、撮影手順は以下のとおりである（図５を参照して）、すなわち、
ＰＩ１は照明用縞システムＦ１を使用し、ＰＶ１２３、ＰＶ１２４、ＰＶ１３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ１ １２３ ｉ}； ＩＭＦ_{１ １２４ ｉ}；ＩＭＦ_{１ １３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、被照明表面の部分レリーフＲ１２３、Ｒ１２４及びＲ１３４は、四つ組（ＰＩ１，ＰＶ１２３，ＰＶ１２４，ＰＶ１３４）に含まれる三つ組の１照明点／２撮影点のそれぞれに対して上に述べられた２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生される。
ＰＩ２は照明用縞システムＦ２を使用し、ＰＶ１２３、ＰＶ１２４、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ２ １２３ ｉ}； ＩＭＦ_{２ １２４ ｉ}；ＩＭＦ_{２ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、被照明表面の部分レリーフＲ１２３、Ｒ１２４及びＲ２３４は、四つ組（ＰＩ２，ＰＶ１２３，ＰＶ１２４，ＰＶ２３４）に含まれる三つ組の１照明点／２撮影点のそれぞれに対して上に述べられた２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生される。
ＰＩ３は照明用縞システムＦ３を使用し、ＰＶ１２３、ＰＶ１３４、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ３ １２３ ｉ}； ＩＭＦ_{３ １３４ ｉ}；ＩＭＦ_{３ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、被照明表面の部分レリーフＲ１２３、Ｒ１３４及びＲ２３４は、四つ組（ＰＩ３，ＰＶ１２３，ＰＶ１３４，ＰＶ２３４）に含まれる三つ組の１照明点／２撮影点のそれぞれに対して上に述べられた２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生される。
ＰＩ４は照明用縞システムＦ４を使用し、ＰＶ１２４、ＰＶ１３４、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ４ １２４ ｉ}； ＩＭＦ_{４ １３４ ｉ}；ＩＭＦ_{４ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、被照明表面の部分レリーフＲ１２４、Ｒ１３４及びＲ２３４は、四つ組（ＰＩ４，ＰＶ１２４，ＰＶ１３４，ＰＶ２３４）に含まれる三つ組の１照明点／２撮影点のそれぞれに対して上に述べられた２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生される。

三つ組の部分レリーフのそれぞれは半球のほぼ全ての表面を再生することを可能にし、各半球は１つの照明点により照明されるが、これはこの点がその目的には球から十分遠いからである。互いに１２０°向いた４つの半球表面がある。それらは球の表面がほぼ十分かつ完全に覆われることを可能にする。

この球物体の例は、その表面レリーフが演繹的に知られていない物体の処理に対してより一般的に意図された実施に対応する。それは複雑なフェージングを必要とする比較的大規模な実施方法である。

今度は、滑らかな板の形の物体を考えよう。この実施例において、その上側表面と下側表面のレリーフのみが処理される。この板は照明点ＰＩ１からの投影軸に垂直である。前のものより単純なこの実施方法は被照明表面あたり３つのシフトされた縞システムしか必要としない。そのとき撮影手順は以下のとおりである。すなわち、
ＰＩ１は照明用縞システムＦ１を使用し、ＰＶ１２３、ＰＶ１３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ１ １２３ ｉ}；ＩＭＦ_{１ １３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、板の上側表面の完全なレリーフ（表面はなめらかで、凹凸や陰の領域がない）は２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生される。
ＰＩ２は照明用縞システムＦ２を使用し、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭＦ_{２ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を撮像し、
ＰＩ３は照明用縞システムＦ３を使用し、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭＦ_{２ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を撮像し、この像の組｛ＩＭＦ_{２
２３４ ｉ}；ＩＭＦ_{２ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}に基づいて、板の下側表面の完全なレリーフが２チャンネルアルゴリズム２ＰＩ／１ＰＶを介して再生される。

かなり単純なフェージングを有するこの例は、その表面レリーフが演繹的に既知である物体をアプリケーションが処理するときに実施される。

今度はその面の一方にレリーフを備える滑らかな板の形の物体を考えよう。この実施例において、その上側表面と下側表面のレリーフのみが処理される。この板は照明点ＰＩ１からの投影軸に垂直である。上側表面は小さい突起部（平行六面体）を保持する。この実施方法はやはりかなり単純であり、被照明表面あたり３つのシフトされた縞システムしか必要としない。そのとき撮影手順は以下のとおりである。すなわち、
ＰＩ１は照明用縞システムＦ１を使用し、ＰＶ１２３、ＰＶ１２４、ＰＶ１３４は投影された縞｛ＩＭ_{Ｆ１ １２３ ｉ}；ＩＭ_{Ｆ１ １２４ ｉ}；ＩＭＦ_{１ １３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を同時に撮像し、被照明表面の部分レリーフＲ１２３、Ｒ１２４及びＲ１３４は、四つ組（ＰＩ１，ＰＶ１２３，ＰＶ１２４，ＰＶ１３４）に含まれる三つ組の１照明点／２撮影点のそれぞれに対して上に述べられた２チャンネルアルゴリズム１ＰＩ／２ＰＶを介して再生され、次いで板の上側表面の完全なレリーフが３つの部分レリーフに基づいて再生される。
ＰＩ２は照明用縞システムＦ２を使用し、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭＦ_{２ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を撮像し、
ＰＩ３は照明用縞システムＦ３を使用し、ＰＶ２３４は投影された縞｛ＩＭＦ_{３ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}の３つの像を撮像し、像の組｛ＩＭ_{Ｆ２ ２３４ ｉ}；ＩＭ_{Ｆ３ ２３４ ｉ}｝_{ｉ＝１，．．．，３}に基づいて、板の下側表面の完全なレリーフが２チャンネルアルゴリズム２ＰＩ／１ＰＶを介して再生される。

かなり単純なフェージングを有するこの例は、上側表面を処理する三つ組の１ＰＩ／２ＰＶのそれぞれに対する突起部による部分的に見えない領域（すなわち、照明点／撮影点の１組のみに対して見えない）のために前の例に対して付加的な撮像を必要とした。従って、発明の四面体多チャンネルシステムにおいて、調整装置は必要がない（照明点／撮影点又は物体の変位がない）ことが分かる。画像処理において唯一の変更が必要であった。発明の四面体多チャンネルシステムは従ってフレキシブルかつ完全である。

照明点が被処理物体から十分遠くに配置されれば、各照明軸は被処理物体の表面の定められた範囲を照明し、そのような範囲は、被処理物体の例外的に好ましくない形状の場合を除き、３つの他の照明軸のそれぞれにより照明される範囲の一部に概ね重なることに注目すべきである。照明されない、従って処理されない被処理物体の表面の範囲がないように重なることが望ましいことはもっともである。

各照明チャンネルの縞付き像により保持される情報を劣化させないように被処理物体の同じ表面をいくつかのチャンネルが同時に照明しないようにすることも好ましい。それにもかかわらず、以下に述べられるように、縞の照明の色によりこれらの異なる像を多重化することが可能である。

今度は発明の四面体多チャンネルシステムの物理構成のいくつかの例が述べられる。

「ありふれた」構成と呼ばれる第１の構成は、４つの光源、４つのビーム拡大器、４つの液晶画面及び４つのカメラを備える。この「ありふれた」構成において、パターンの投影とカメラにより行われる撮像が直接的であり、従って、中間の構成部品による縞付き像の歪みがないので、測定精度は最良のものである。しかしながら、この物理構成のコストは比較的高い。

「経済的」構成と呼ばれる第２の構成は、１つの光源、１つのビーム拡大器、ビーム拡大器の後に配置された１つの液晶画面、１つのカメラ、３つの１入力／３出力（１Ｘ２）光学スイッチ及び３つの２入力／１出力（２Ｘ１）光学スイッチを備える。３つの１Ｘ２スイッチは、１Ｘ２スイッチの各出力に１つの１Ｘ２スイッチを配置することにより、光源により発せられた光を４つの照明点の一つにそれぞれ通じる４つの経路の一つに向けて切り換えるようになっており、１Ｘ２スイッチの入力は光源により発せられた光を捕捉し、２つの下流スイッチの出力はそれぞれ、４つの照明点の一つに通じる経路の一つに供給される。３つの２Ｘ１スイッチは、１つの２Ｘ１スイッチを、それが二つの撮影点から来る２つの経路から出る光を捕捉するように、また１つの２Ｘ１スイッチを、それが２つの他の撮影点から来る２つの他の経路から出る光を捕捉するように配置し、第３の２Ｘ１スイッチを、それが２つの前の２Ｘ１スイッチの出力から出る光を捕捉し、その出力がカメラを照明するように配置することにより、各撮影点から出る光をカメラに向けて切り換えるようになっている。最後に、１組のミラー（好ましくは「ほぼ完全なミラー」）が、光を搬送する４つの経路を４つの撮影点と４つの撮影点から来る４つの経路に向けるように構成を補足する。

この第２の構成に対する代案において、上に述べられた１Ｘ２及び２Ｘ１スイッチの代わりに使用されるスイッチは１入力／４出力（１Ｘ４）スイッチと４入力／１出力（４Ｘ１）スイッチである。１Ｘ４スイッチは、光源により発せられる光を４つの照明点の一つにそれぞれ通じる４つの経路の一つに向けて切り換え、４Ｘ１スイッチは、それぞれ４つの撮影点から来る４つの経路のそれぞれにより発せられる光をカメラに向けて切り換える。上記のように、１組のミラーが、光を搬送する４つの経路を４つの撮影点と４つの撮影点から来る４つの経路に向けるようにこの構成を補足する。

そのような第２の構成は、ミラーの不完全さが招く小さい像歪みのために第１の構成のものよりわずかに低い測定精度をもたらし、それが「ほぼ完全なミラー」の使用が好ましい理由である。１つの基準物体による較正ステップは、それらの不完全さ（及び／又は他の不完全さ）が考慮に入れられかつ被測定物体の測定中に訂正が成されることを可能にすることが注目される。他方では、これらの第２の物理構成のコストは第１の物理構成のコストより低い。

第３の物理構成は第２の構成から導き出され、同じ要素を備えるが、液晶画面が一つのみではなく、それぞれ４つの照明点の１つと被処理物体の間に配置された４つの液晶画面があることを除く。測定精度は、投影パターンの歪みがないために第２の構成のものより良好であるが、そのような歪みがないことは、液晶画面と被処理物体表面の間に中間の構成要素を排除したことによる。この第３の物理構成のコストは低いが、第２の構成のコストより少し高い。

第４の物理構成は第２の構成から導き出され、コストと精度間の妥協を得ることを可能にする。この第４の構成は、第２の構成のものと同じ要素を備えるが、４つの撮影点の一つにそれぞれ配置された４つのカメラと、光源により発せられた光を４つの照明点に通じる４つの経路の一つに向けて同時に切り換える３つの１Ｘ２スイッチ又は一つの１Ｘ４スイッチのみとを有する。従って、得られた測定精度は、カメラによる撮像が直接的であり、従って中間構成要素を介する縞付き像の歪みがないので、第２及び第３の構成のものより良好である。しかしながら、コストは第２及び第３の構成のものより少し高いが、第１の構成のものより低い。

第５の物理構成は第４の構成から導き出され、やはりコストと精度間の妥協を得ることを可能にする。この第５の構成は、第４の構成のものと同じ要素を備えるが、４つの照明点の１つと被処理物体の表面の間にそれぞれ配置された４つの液晶画面を有する。従って、得られた測定精度は、パターンの投影とカメラにより行われた撮像が直接的であり、従って間構成要素を介する縞付き像の歪みがないので、第４の構成のものより良好である。しかしながら、コストは第４の構成のものより少し高いが、第１の構成のものより低い。

今度は発明を実施するための制御モードがより詳細に述べられる。

発明の四面体多チャンネルシステムに対して３つの取り得る制御モードがある。それぞれの制御モードは異なる照明／撮像様相を含み、そのいくつかが以下に与えられる。

第１のモードは、１つの照明点と３つの撮影点により定められる四つ組の全てが順次動作する完全制御モードである（１つの照明と３組の撮像）。従って、各投影軸に対し、処理のために３組の撮影像（撮影軸あたり１組）が利用可能である。得られた情報はでき得る限り完全であるが、撮像時間の最適化は最低であり、コンピュータ資源の使用は一層負荷がかかる。しかしながら３つの撮影点が同時に動作するので、四つ組あたりの撮像時間は単一チャンネルシステム（１つの照明点、１つの撮影点）と同じであるが、他方では、処理すべき情報が多いので処理時間は長くなる。

代案において、四つ組は１つの撮影点と３つの照明点により定められてもよいことに注目すべきである。従って、各撮影点に対し、処理のために３組の撮影像（投影軸あたり１組）が利用可能である。しかしながら、３つの撮影点がそれらの像を同時に撮像できる前の四つ組の例とは違って、異なる照明点のそれぞれにより投影される縞模様を破壊しないように各照明点が順次照明するので、四つ組の３照明点／１撮影点は全ての像を逐次撮像するように撮影点を束縛する。しかしながら、この最後の制御モードは、特に撮像時間が発明の四面体多チャンネルシステムに対して最も長い（測色多重化の場合を除く）点で、ほとんど利益がない。

第２のモードは半制御モードである。それは、四つ組のいくつか又は全てが三つ組（１つの照明点と２つのみの隣接する撮影点）に縮減され、被処理物体表面全体のほぼ完全なレリーフの再生に必要な四つ組又は三つ組のみが動作して如何なる無駄な冗長情報をも回避することを除き、前のものに対応する。撮像時間とコンピュータ資源の使用は改善される。表面レリーフと被処理物体の形状の複雑さの度合が、要求される処理に必要な四つ組及び／又は三つ組の数を決定する。

第３のモードは、照明チャンネル及び隣接する撮影軸を有するカメラが同時に動作し、異なる対又は二つ組の照明点／撮影点が順次動作する最適化された制御モードである。二つ組の照明点／撮影点は、被処理物体表面を処理するのに必要な情報がこの表面全体のほぼ完全なレリーフを再生するに十分であるが、その目的に必要な最小限にやはり縮減されるように選ばれる。しかしながら、２つの二つ組が共通の照明点を有し、そのことが被照明表面のほぼ完全な正しい再生に必要であれば、これら二つの二つ組が同時に動作しなければならない、すなわち新しい三つ組を形成しなければならないのは明白である。同様に、照明点を共有する３つの二つ組に対し、それらは四つ組に集合する。従って、撮像時間はコンピュータ資源の使用と同様に最適化される。この制御モードは被処理物体のレリーフ及び形状が十分単純である場合にのみ実施できる。

発明は添付の特許請求の範囲により定義されるその範囲から逸脱することなく多くのやり方で変形できることが分かる。

従って、ＦＰ−ＰＳＭ法は発明の四面体多チャンネルシステムに最もよく適合するけれども、３次元物体の外面全体の完全（又はほぼ完全）なレリーフを解くシステムを用いた他の方法も実施できる。同様に、システム構造に関し、光源、ビーム拡大器及び縞を発生させる液晶画面の数は１（上記の通り）ないし４から成っていてもよく、縞照明ビーム切り換えシステム、及び物体に向けて偏向するミラーはそれに従って設けられる。カメラの数に対しても同じで、１ないし４から成っていてもよく、４未満のカメラの場合、既述の幾何学分布を可能にするために４つの位置から撮影をおこなう手段（切換え可能なミラー、カメラの移動）が設けられる。さらに、代替実施例において、照明ビーム切り換えシステムがミラーと組み合わされてもよく、その場合、ミラーはビーム切り換え手段の役目をする。最後に、この測定法の下流において多くの応用が可能である。すなわち、２次元ディスプレー上の簡単な３次元視覚化、３次元視覚化手段による空間視覚化、３次元物体光重合器又はマシニングセンタの制御である。

さらに、光の縞が好ましくは中間グレースケールを有する白黒（アナログ縞）であれば、発明は色付きの縞に適用されてもよく、それぞれが特有の色を有するいくつかの照明装置が測色多重化に対して実施され、いくつかの照明点から物体を同時に照明している間にカラーカメラとコンピュータ装置が照明縞を色によって区別することができる。測定は、特に結果の品質を改善するために、異なる縞配置及び構造を用いて繰り返されてもよい（物体の表面上の位置に従ってパターンの向き及び／又は周波数及び／又は異なる周波数・・・特に物体の特定表面領域において精度の改善を得るための反復的適応プロセスの後に）。最後に、基準物体を用いる１つ以上の較正ステップは、システムの要素の種々の光学収差及び／又は配置のわずかなずれを被測定物体に対する次の測定中に考慮に入れることを可能にする。

１ 光源
２ ビーム拡大器
３ 液晶画面
４ 平行ビーム
５ 照明軸
６ 物体
７ 撮影軸
８ ＣＣＤ型カメラ
９ コンピュータ装置
１０ 偏向ミラー

Claims (10)

1. 物体に縞を投影し、位相シフト法を使用して前記物体の外面をレリーフとして３次元測定するコンピュータ化された光学的方法において、前記縞は少なくとも１つの照明装置により前記物体に投影され、前記縞付き物体の像は少なくとも１つの撮影手段によりいくつかの撮影軸に従って撮影され、前記像は、前記像に基づいてレリーフを計算するプログラムを備えるコンピュータ装置に送信される方法であって、
   縞の物体への４つの投影軸が使用され、各投影軸の原点は事実上の四面体の４つの頂点のそれぞれに実質的に位置する照明点とみなされ、前記物体は前記四面体の中心に実質的に配置され、撮影は４つの撮影軸に沿って実質的に位置する４つの撮影点から行われ、前記撮影軸のそれぞれは４つの三つ組投影軸により形成される４つの三面体の１つの中線であり、前記４つの撮影点は、各撮影点において、各像が三つ組投影軸の前記３つの照明点により照明できる前記物体の３つの表面のそれぞれの少なくとも一部を含むような前記物体からの距離に位置し、前記三つ組投影軸の前記中線は前記撮影点の前記撮影軸を定め、６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれの像の組は前記コンピュータ装置に取り込まれる
   ことを特徴とする方法。
2. 前記４つの照明点は少なくとも１つないし４つの縞照明装置から生じ、前記装置は前記照明点に位置し、かつ／あるいは前記手段の照明は少なくとも１つのミラーにより向け直され、かつ／あるいは前記手段は物理的に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記４つの照明点は１つの照明装置のみから生じ、前記手段からの照明は１組のミラーにより対応する前記投影軸に沿って向け直されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ミラーは前記コンピュータ装置により制御されることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 各照明装置には光源と、ビーム拡大器と、中に縞模様を形成するために前記コンピュータ装置により制御される液晶画面とが設けられることを特徴とする先行する請求項の何れか１つに記載の方法。
6. アナログの光の縞が使用されることを特徴とする先行する請求項の何れか１つに記載の方法。
7. ４つの独立な固定された撮影手段が使用され、これらは前記撮影点に位置することを特徴とする先行する請求項の何れか１つに記載の方法。
8. 撮影に対し、前記物体は前記４つの投影軸に従って逐次照明されて６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれについて１組の像を撮像することを特徴とする先行する請求項の何れか１つに記載の方法。
9. 請求項１〜８の何れか一つに記載の方法を実施することを目的とする物体の外面を３次元測定するシステムであって、
   前記物体を縞により照明する少なくとも１つの装置と、像を撮像し、少なくとも一つの撮影手段により撮像された前記像に基づいて、プログラムを備えるコンピュータ装置においてレリーフを計算する部分とを備え、前記照明装置は、４つの投影軸に従って縞が前記物体に投影されることを可能にし、各投影軸の原点は事実上の四面体の４つの頂点のそれぞれに実質的に位置する照明点とみなされ、前記物体は前記四面体の中心に実質的に配置され、撮影は４つの撮影軸に沿って実質的に位置する４つの撮影点から行われ、前記撮影軸のそれぞれは４つの三つ組投影軸により形成される４つの三面体の１つの中線であり、前記４つの撮影点は、各撮影点において、各像が前記三つ組投影軸の前記３つの照明点により照明できる前記物体の３つの表面のそれぞれの少なくとも一部を含むような前記物体からの距離に位置し、前記三つ組投影軸の前記中線は前記撮影点の前記撮影軸を定め、前記コンピュータ装置は６対の照明点により照明されかつ定められる６つの表面のそれぞれの像の組を取得する手段を備えることを特徴とするシステム。
10. 前記照明装置は光源と、ビーム拡大器と、中に縞模様を形成するために前記コンピュータ装置により制御される液晶画面とを備えることを特徴とする請求項９に記載の測定システム。

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