JP4388113B2 - 三次元形状測定装置 - Google Patents
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Description
第1の実施形態は、上記したように、サンプリング定理を満足するタイミングより遅いタイミング、つまりエイリアシングが生じるタイミングで撮像手段としてのカメラ10により撮像して得られるそれぞれのデータから、エイリアシングにより生じた不要成分を除き、本来のサンプリング定理を満足するタイミングで得られる干渉縞と同等のデータを抽出する。そして、その抽出された干渉縞の強度のピーク値の生ずる光路長(光路長を干渉縞が生ずるまでに光路長を変化させたときの変化量でも良い。)を特定光路長(変位)を求める構成である。
以下の説明で、測定光路の光路長を変化させたときに、干渉縞が生ずる光路長(光路長を干渉縞が生ずるまでに光路長を変化させたときの変化量)を「特定光路長」と言うことがあり、これがその被測定物の形状の変位を示す。
ビームスプリッター5の代わりに、ハーフミラーで構成することもできる。
光路長検出手段14は、図1のように、干渉縞データ選択部14a、光路長算出部14cで構成される。干渉縞データ選択部14aは、メモリ13からの撮像データ、例えば、測定位置(Xm、Yp)のデータを受けて、FFTにより周波数領域のデータに変換する。そうすると、図7(E)に示すようにエイリアシングによる周波数成分(図7(E)点線部分)と本来の干渉縞の周波数成分の各データが存在するので、フィルタにより分離して、エイリアシングによる周波数成分を除き、干渉縞の成分(図7(E)実線部分)を分離して取り出す。
図3、図4及び図5を基に説明する(但し、図4は、動作原理を説明するための図でもある。)。第2の実施形態は、図1の第1の実施形態が干渉縞のピーク位置を振幅から求めていたのに対して、複数周波数成分、例えば、レッドの成分の波長における位相とグリーン成分の波長の位相が一致した光路長を特定光路長として求める形態である。図1の信号処理手段20を図3の信号処理手段20aに置き代え、さらに図5のカメラ10をカラーカメラにしたものである。したがって、図1で、光源1は、広帯域に亘る多数の波長成分に少なくとも2波の波長帯域の成分を含む光源であって、ここでは、例えば、レッド、グリーンの各色の波長帯を含む光源を用いる。レッド、グリーンの各色の波長の光を合成して用いても良い。信号処理手段20a以外の他の構成、動作、タイミング等は、図1と同じである。以下、信号処理手段20aについて説明する。
2 コリメータレンズ
3 ビームスプリッター
4 対物レンズ
5 ビームスプリッター
6 参照鏡
7 被測定物
8 ピエゾ
9 結像レンズ
10 カメラ
13 メモリ
14 光路長検出手段
14a、14e 干渉縞データ選択部
14d 波長選択部
14、14f 光路長算出部
15 変位演算手段
16 光路長制御手段
18 ユーザインタフェース
20、20a 信号処理手段
Claims (4)
- 複数スペクトラムを有する広帯域光を出力する広帯域光源(1)と、該広帯域光を、参照鏡を有する参照光路と被測定物を配置した測定光路とに分岐して入射させ、前記参照鏡からの反射光と照射された前記被測定物の照射範囲の照射位置からの各反射光とを合波して出力する光路形成部(5)と、前記参照光路又は前記測定光路のいずれか一方の光路長を変化させる光路長可変手段(8)と、該光路長可変手段による該光路長の変化に対して、前記広帯域光のほぼ中心波長λの1/6を越える間隔のタイミングで前記光路形成部からの出力を撮像することによって、干渉縞を含む干渉縞データを取得する撮像手段(10)と、前記撮像手段から出力される該干渉縞データから前記タイミングで撮像することによって生ずるエイリアシングによって生じた周波数成分を除き、前記干渉縞の特徴値を示すときの特定光路長を求める光路長検出手段(14)とを備え、求めた該特定光路長を基に、前記被測定物の形状を測定することを特徴とする三次元形状測定装置。
- 前記撮像手段は、固有の最小露光時間で撮像し、かつ前記光路長可変手段が前記光路長を変化させる速度をvとしたとき、前記光路長の変化がλ/(6v)を越える時間間隔を前記タイミングとして撮像することを特徴とする請求項1に記載の三次元形状測定装置。
- 前記光路長検出手段は、前記撮像手段から出力される前記干渉縞データを周波数領域のデータに変換して、該撮像手段による前記データの取得における前記エイリアシングによる不要成分を除外して新たな干渉縞データを選択する干渉縞データ選択部(14a)と、該新たな干渉縞データを基に、前記特徴値を表す前記特定光路長を求める光路長算出部(14c)とを備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元形状測定装置。
- 前記光路長検出手段は、前記干渉縞データ選択部で選択された前記新たな干渉縞データから少なくとも2つの波長成分を抽出する波長選択部(14d)を有し、
前記光路長算出部は、前記抽出された少なくとも2つの波長成分の位相差がほぼゼロになる前記光路長を前記特定光路長として求める、ことを特徴とする請求項3に記載の三次元形状測定装置。
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