JPH02264808A - ３次元曲面形状の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は３次元曲面の形状を非接触で測定する装置、
特にそのテレビカメラの遠近効果による歪みの補正に関
する。

［従来の技術］ ３次元曲面形状の測定方法として、特願昭６３−７６３
８９号、特願昭８３−７８３９０号及び特願昭６３−７
６３９１号には、線状のスリット光を被測定対象の全面
に亘って走査し、被測定対象表面を撮像して得られるビ
デオ信号の画面間の各画素に対応する被測定対象表面の
各位置毎に、その点をスリット光が通過した瞬間のスリ
ット光の位置に関す、る情報をその画素の値とする画像
を合成し、この合成画像を演算処理して被測定対象の３
次元曲面形状を測定する方法が提案されている。

第３図は特願昭６３−７６３８９号及び特願昭８３−７
６３９０号に記載されているスリット先直線走査型の３
次元曲面形状の測定装置の測定原理を示した図である。

図に示すように、基準面（１）上に置かれた被ｎ１定対
象物（２）の表面に斜め上方から紙面に垂直方向に拡が
ったスリット光（３ａ）を投光し、このスリット光（３
ａ）を紙面横方向に移動させながら、例えば被、’ｆｆ
１Ｊ定対象（２）直上よりテレビカメラ（８）で撮像す
る。この時、テレビカメラ（８）に接続されたモニタテ
レビ（１８）上では、物体表面でのスリット光の線状の
反射バタンか画面横方向に移動していく様子が観察され
る。

このスリット光（３ａ）の反射バタンの線形状は、物体
表面の凹凸情報を反映しており、スリット光（３ａ）の
線状の反射バタンか物体表面上を移動していく様子を写
すテレビカメラ（８）から出力されるビデオ信号をもと
にして、画面内の各画素毎に、その画素に対応する物体
表面の位置をスリット光が通過した瞬間、即ちその位置
の輝度が最も明るくなった瞬間をその画素の値とする画
像を合成する。

このようにして合成された画像は、その各画素における
値が第３図の一点鎖線で示す面Ａ（以後仮基準面と呼ぶ
）を基準とした物体表面の高さプロフィルを表わしてい
る。このようにして物体表面の仮基準面Ａを基準とした
高さプロフィルが測定される。

しかしながら、物体の３次元形状の測定は一般に第３図
における仮基準面Ａに対するプロフィルではなく、被測
定対象物（２）が置かれた基準面（１）を基準としたプ
ロフィルを測定しなければならない。

このような要請を満たすためには、先ず、物体表面につ
いて前述の測定を行って仮基準面Ａを基準とした高さプ
ロフィルを測定し、次に、被測定対象を取払った上、基
準面（１）について同じ測定を行なって、仮基準面Ａを
基準とした高さプロフィルを測定し、しかる後これら２
つの高さプロフィル画像、即ち物体面合成画像ｕ　（ｘ
、ｙ）と基準面合成画像ｕ　　（ｘ、ｙ）との対応する
画素値の差を演算する。この演算により、基準面（１）
を基準とした高さプロフィル画像が得られ、この高さプ
ロフィル画像の各画素の値は、その画素に対応する測定
対象表面位置の基準面（１）を基準とした高さに比例し
たものとなる。

第４図は特願昭８３−７６３９１号に記載されているス
リット光回転型の３次元曲面形状測定装置の測定原理を
示した図である。図に示すように、基準面（１）上に置
かれた被測定対象物（２）の表面に斜め上方から紙面に
垂直方向に拡がったスリット光（３ａ）を投光し、この
スリット光（３ａ）を例えば回転ミラー（４）を用いて
紙面横方向に移動させながら、例えば被測定対象（２）
直上よりテレビカメラ（８）で撮像する。この時、テレ
ビカメラ（８）に接続されたモニタテレビ（１８）上で
は、物体表面でのスリット光の線状の反射バタンか画面
横方向に移動していく様子が観察される。

前述の場合と同様に、このスリット光（３ａ）の反射バ
タンの、線形状は、物体表面の凹凸情報を反映しており
、スリット光（３ａ）の線状の反射バタンか物体表面上
を移動していく様子を写すテレビカメラ（８）から出力
されるビデオ信号をもとにして、画面内の各画素毎に、
その画素に対応する物体表面の位置をスリット光が通過
した瞬間のスリット光投光角度をその画素の値とする画
像を合成する。

このようにして合成された画像は、その各画像における
値が、その画素に対応する物体表面の位置から回転ミラ
ー（４）のスリット光回転中心を見上げた時の仰角に対
応した画像となっている。従って、合成画像を、それに
対応する物体表面の座標系（ｘ、ｙ）を用いてθ（ｘ、
ｙ）で表現すると、物体表面のプロフィルｆ　（ｘ、ｙ
）は、第４図を基にした簡単な幾何計算により、次式に
より求めことかできる。

ｆ　（ｘ、ｙ）　＝　ｚ　　−（ｘＯｘ）　ｔａｎθ（
ｘｌｙ）［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、特願昭８３−７６３８９号、特願昭６３
−７６３９０号及び特願昭８３−７６３９１号のそれぞ
れには、得られた合成画像から被測定対象表面の３次元
形状ｆ　（ｘ、ｙ）を求める方法が記載されている。

しかしながら、これらの形状演算方法はテレビカメラと
被測定対象間の距離が無限大乃至無限大であると見做せ
ることが暗黙の前提として入っており、現実の測定系の
ようにテレビカメラと被測定対象間の距離が有限であり
テレビカメラから被測定対象を観察した時の遠近効果が
無視できない場合には、これらの形状演算方法をそのま
ま適用すると、得られた形状測定結果に、遠近効果に起
因する歪みが生じてしまうという問題点があった。

これらの問題点を第５図（特願昭６３−０３８５号、特
願昭６３−０３８６号に対応）及び第６図（特願昭６３
−０３８７号に対応）を用いて説明する。

第５図は第３図のスリット光直線走査型の測定方法に対
応した図である。被測定点Ａ点の基準面（１）上の像は
、もしテレビカメラ（８）と被測定対象（２）との距離
が無限大であるとすれば、Ｂ点に観察される。そして、
特願昭６３−０３８５号に記載されている形状演算式 ％式％ を適用すると、 ｕ　　　（ｘ、ｙ）　　−ｘ　　　、、　　ｕ（ｘ、ｙ
）　　＝ｘであることを考えれば、 ｆ　（ｘ、ｙ）　＝　（ｘｏ　−ｘ）ｔａｎθとなり、
これはＡ点の高さ２に一致する。

ところが、テレビカメラと被測定対象との距離が有限に
ある場合には、被測定点Ａ点の基準面上の像はＢ′点と
なり、これに前記の形状演算式％式％ のまま適用すると、ｕ　　（ｘ、ｙ）　−ｘ　　ｓ　ｕ
（ｘ、ｙ）０〇 −）（′であることから、 ｆ　（ｘ、ｙ）　−（ｘｏ　−ｘ　−）ｔａｎθとなり
、これはＡ点の高さｚ　−（ｘ　ｏ　　ｘ　）　ｔ　ａ
　ｎθではなく、Ａ′点（Ｂ−点から立てた垂線がスリ
ット光面と交わる点）の高さ２′を表わすことになる。

即ち、ビデオカメラの遠近効果が無視できない場合には
、従来の形状演算方法では、以下に示す２つの属性の歪
みを生ずる。

（１）高さ歪み二本来Ａ点の高さ２が測定されるべきと
ころが、Ａ点の基準面上の像Ｂ−点から基準面に立てた
垂線がスリット光面と交わる点Ａ′点の高さ２゛が測定
される。

（２）位置歪み二本来Ａ点の基準面上のＸ座標はＢ点の
座標のＸであるべきところが、あたかもＢ”点の座標Ｘ
−であるかのように見做されかつＸはＡ点の高さにより
変動する。

第６図は第４図のスリット光回転走査型による測定方法
に対応した図である。テレビカメラの遠近効果が無視で
きない場合には、特願昭６３−７８３９１号に記載され
ている形状演算式 ％式％） をそのまま用いたのでは第６図中Ａ点のＸ座標であるＸ
がＸ−と見做されることから、上述の場合と同様に、測
定結果に前記の高さ歪みと位置歪みとを生じ、正確な測
定ができなかった。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る３次元曲面形状測定装置は、スリット光
直線走査型の測定装置において、被測定対象表面に対し
てスリット光を走査した時に画像合成手段によって得ら
れる合成画像ｕ　（ｘ、ｙ）と、基準面に対する合成画
像の測定値乃至は計算値ｕ　Ｏ（ｘ、ｙ）とに基づいて
、被測定対象表面の３次元形状ｆ　（ｘ、ｙ）を、基準
面に対する投光角度θと基準面一テレビカメラ間距Ｈａ
とを用いて、後述する形状演算方法により求める画像演
算手段を備えたものである。この画像演算手段により、
テレビカメラの遠近効果に基づく歪みをなくすようにし
ている。以下その形状演算方法を説明する。

（１）高さ歪みの補正； 第５図のＡ点の高さ２は、この図より ｚ　−（ｘ−ｘｏ）　ｔａｎ　θ　　　　　　　・（１
）で表わされる。ところがＡ点の基準面上への投影点が
Ｂ−点であるために、従来の方法ではｚ　　＝（ｘ　　
−ｘｏ）ｔａｎ　θ　　　　　・・・（２）がＡ点の高
さとして出力されていた。この歪みを補正するには、実
際に観測されるＡ点の基準面への投影座標Ｘ゛から、Ａ
点の本来の基準面上の座標Ｘが演算できればよい。Ｘ−
とＸとの関係は第５図から簡単な幾何計算により以下の
（３）式の形に求まる。（ａ：基準面一テレビカメラ間
距離）ｘ　−（１−−）　　ｘ ・・・（３） これを（１）式に代入し整理することにより、Ａ−”　
０ｔａｎθ　　　−（４） ２　冒 の形に求まる。

（３）式において、ＸＯは被測定対象表面に対してスリ
ット光を走査した時に得られる合成画像ｕ　（ｘ′、ｙ
’）に対応し、また、Ｘ゛は基準面に対する合成画像Ｕ
。（ｘ′、ｙ’）に対応することから、（４）式は容易
に一般化され、高さ歪みを補正した形状演算式が次式の
形に求まる。

（２）位置歪みの補正； （５）式によりＡ点の真の高さが求まったが、Ａ点の位
置座標については、直交座標系におけるＡ点の投影点Ｂ
点の座標（Ｘ　、　ｙ）ではなく、カメラレンズを中心
としたＡ点の基準面上への投影点Ｂ′点の座標（ｘｏ、
ｙ’）となっている。

この座標の歪みは、第５図から容易に判るように以下の
式で補正される。

（３）形状演算式； 以上の高さ及び位置の歪み補正式（５）　、　（６）　
、　（７）式を用いて、カメラの遠近効果の補正を考慮
した被測定対象表面の３次元形状ｔ　（ｘ、ｙ）の形状
演算式は、次式で与えられる。

ｆ　（ｘ、ｙ）　−ｚ　（ｘ′、ｙ’）　　　　　　　
　　・・・（８）また、この発明に係る他の３次元曲面
形状の測定装置は、スリット光回転型の測定装置におい
て、被測定対象画面に対してスリット光を走査した時に
画像合成手段によって得られる合成画像θ（Ｘ、ｙ）を
もとに、被測定対象表面の３次元形状ｆ　（ｘ、ｙ）を
、基準面の原点に対するスリット光回転軸の水平変位Ｘ
　及び垂直変位ｚ０を用いて後述する形状演算方法に基
づいて求める画像演算手段を備えたものである。この画
像演算手段により、テレビカメラの遠近効果に基づく歪
みをなくすようにしている。以下その形状演算方法を説
明する。

スリット光回転走査の場合（第６図参照）は、前述のス
リット光直線走査型の場合と同じ考え方に基づいて、（
Ｌ）　、（２）　、　（３）　、　（４）　、　（５）
式を以下の（１）′、（２）′、（３）′、（４）′、
（５）’式にそれぞれ変更すればよい。なお、（６）　
、　（７）　、　（８）式は全く同じである。

ｚｍｚ　　−（ｘｏ−ｘ）ｔａｎθ　　　　−（１）’
ｚ”−ｚ　　　−（ｘ　　　−ｘ”）ｔａｎ　　θ　　
　・・・（２）”ｘ＝　　（１−）　　ｘ ・・・（３）。

が載置される。スリット光源（３）は、リニアステージ
（４）の上に搭載されており、基準面（１）及び被測定
対象（２）上に、角度θなる投光角でスリブ１　＋　　
−ｔａｎ　　θ １　＋　　−ｔａｎ　　θ（ｘ′、ｙ’）・・・（５） ［作　用］ この発明においては、テレビカメラと被測定対象との距
離が有限であることにより生じるテレビカメラの遠近効
果に起因する形状の歪みが、画像演算手段により完全に
補正される。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例に係るスリ・ソト光直線走
査型の３次元形状計測装置の構成図である。

測定の基準となる基準面（１）上に被測定対象（２）て
いるリニアステージ（４）は、モータコントローラ（５
）によって制御されるモータ（６）によって駆動ネれ、
スリット光）ｌａ　（３）を基準面（１）に対して平行
方向に移動する。

この時、スリット光源（３）の位置は、リニアステージ
（４）に組込まれている位置センサ、（７）によって測
定され、モータコントローラ（５）を介して形状測定装
置（９）に入力される。

基準面（１）及び被測定対象物（２）は、光軸が基準面
（１）と直交するように配設されたテレビカメラ（８）
によって撮影され、得られるビデオ信号は形状測定装置
（９）に入力される。

形状測定装置（９）は、大別して画像合成による形状演
算を行なう画像演算手段としての形状演算回路（１０）
と、モータコントローラ（５）に対する指令や形状演算
回路（１０）に対する演算タイミング制御を行なうシー
ケンスコントローラ（１１）とがらなっている。

形状ｎ１定に際しては、形状７１）Ｊ定装置（９）は外
部から与えられるスタート信号に基づく、シーケンスコ
ントローラ（１１）を介してリニアステージ（４）を駆
動し、スリット光源（３）を初期位置にセットする。し
かる後、スリット光源（３）の走査を開始する。

形状演算回路（１０）はその入力部に、画像合成回路（
１２）を有しており、スリット光ｉ　（３）走査開始と
同時に、テレビカメラ（８）より入力されるビデオ信号
を時々刻々処理して、画面内の各画素毎に、その画素を
スリット光の像が通過した瞬時のステージ位置信号をそ
の画素の値とする画像合成演算を行ない、スリット光源
（３〉の１走査の完了と同時にその結果ｕ　（ｘ、ｙ）
を物体面合成画像メモリ（Ｉ３）に転送する。

次に、基準面（１）から被測定対象物（２）を取払った
後、シーケンスコントローラ（１１）は、スリット光源
（３）を初期位置に戻した後、再度スリット光源（３）
の走査を開始する。画像合成回路（１２）は、被Ｉｆｐ
Ｉ定対象物（２）に対して行なったのと同じ画像合成演
算を基準面（１）に対して行ない、スリット光源の走査
完了と同時にその結果Ｕ。（ｘ　、　ｙ’）を基準面合
成画像メモリ（１４）に転送する。

これらの画像合成演算完了後、形状演算回路（１０）は
シーケンスコントローラ（１１）の指示に基づいて、高
さ演算回路（１５）により、物体面合成画像メモリ（１
３）の画像と、基準面合成画像メモリ（１４）の画像と
から、（５）式に従って高さｚ　（ｘ′、ｙ’）を演算
する。しかる後、歪み補正回路（１Ｂ）により、（８）
　、　（７）、　（８）式に従って、歪みを補正して得
られる高さプロフィルデータｆ　（ｘ、ｙ）を３次元形
状メモリ（１７）に蓄積する。

３次元形状メモリ（１７）に蓄えられた高さプロフィル
データは、上位の計算機乃至ＣＡＤシステムからの指令
に基づいて適宜計算機乃至ＣＡＤシステムに転送される
。

なお、上記の実施例では測定時に基準面（１）の合成画
像を作成しているが、基準面（１）の合成画像は一度作
成すればよいから、２回目以降の測定時には最初に作成
した基準面（１）の合成画像をそのまま使用すればよい
。また、この基準面（１）の合成画像は単純な構成であ
るから、形状演算回路（１０）に演算機能を付加し、仮
想の基準面を（５）式により計算で求めてその合成画像
を作成し、基準面合成画像メモリ（１４）に格納するよ
うにしてもよい。

また、上記の実施例では、画像合成回路（１２）におい
て、ステージ位置信号を直接合成信号として用いている
が、例えばステージを等速移動させるという前提の下で
、ステージの走査を開始してからの経過時間のように、
ステージ位置に対応する信号でありさえすれば１．特に
ステージ位置信号そのものでなくても構わない。但し、
その場合には画像合成回路（１２）の後にステージ位置
変換回路を設けることが必要である。

第６図はこの発明の他の実施例に係るスリット光回転走
査型の３次元形状測定装置の構成図である。測定の基準
となる基準面（１）上に被測定対象物 リット光（３ａ）は、回転ミラー（４）で反射されて被
測定対象（２）に斜め上方より投光される。回転ミラー
（４）はモータコントローラ（５）によって制御される
モータ（６）によって駆動され、スリット光（３ａ）が
基準面（１）上の被δＩＩ定対象（２）を全面に亘って
走査するように駆動される。

この時、回転ミラー（４）の回転中心軸の基準面（１）
に対する位置（Ｘ　　、ＺＯ）は正確に測定されるもの
とする。また、回転ミラー（４）の基準面（１）に対す
る角度は、モータ（６）のシャフトに連動じて取り付け
られた回転角度センサ（７Ａ）により検出されるように
構成されており、モータコントローラ（５）を介して形
状測定装置（９）に入力されて、被測定対象（２）に対
する時々刻々のスリット光投光角度θが演算できるよう
になっている。

一方、被測定対象物（２）の表面は、光軸が基準面（１
）と直交するように配設されたテレビカメラ（８）によ
って撮影され、得られるビデオ信号は形状測定装置（９
）に入力される。

形状測定装置（９）は、大別して画像合成による形状演
算を行なう画像演算手段としての形状演算回路（ｌＯ）
と、回転角度センサ（７Ａ）の出力からスリット光投光
角度θを演算して形状演算回路（ｌＯ）に入力する投光
角度演算回路（２０）と、モータコントローラ（５）に
対する指令や形状演算回路（ｌＯ）に対する演算タイミ
ング制御を行なうシーケンスコントローラ（１１）から
なっている。

形状測定に際しては、形状測定装置（９）は外部から与
えられるスタート信号に基づいて、シーケンスコントロ
ーラ（１１）を介してモータ（６）を駆動し、回転ミラ
ー（４）を初期位置にセットする。しかる後、回転ミラ
ー（４）の回転を開始し、スリット光（３ａ）による走
査を開始する。

形状演算回路（１０）はその入力部に、後述する画像合
成回路（１２）を有しており、スリット光源（３）の走
査開始と同時に、テレビカメラ（８）より入力されるビ
デオ信号を時々刻々処理して、画面内の各画素毎に、そ
の画素をスリット光が通過した瞬間の投光角度を、投光
角度演算回路（１１）より読み込んでその画素の値とす
る画像合成演算をスリット光（３ａ）の１走査期間中行
なう。

合成画像θ（ｘ、ｙ）演算完了後、形状演算回路（１０
）はシーケンスコントローラ（１１）の指示に基づいて
、高さ演算回路（１５）を用いて（５）°式に従って高
さｚ　（ｘ′、ｙ’）を演算する。しかる後、歪み補正
回路（１６）により（８）、（７）、（８）式に従って
歪みを補正して得られる高さプロフィルデータｆ　（ｘ
＝ｙ）を３次元形状メモリ（１７）に蓄積する。

３次元形状メモリ（１７）に蓄えられた高さプロフィル
データは、上位の計算機乃至ＣＡＤシステムからの指令
に基づいて適宜計算機乃至ＣＡＤシステムに転送される
。

なお、上記の第２図の実施例では画像合成回路（１２）
において、投光角度θを直接合成信号として用いている
が、例えば回転ミラーを等速回転させるという前提の下
で、回転を開始してからの経過時間のように、投光角度
θに対応する量でありさえすれば特に投光角度そのもの
でなくても構わない。但し、その場合には画像合成回路
（１３）の後に、投光角度変換回路を設けることが必要
である。また、高さ演算にあたって、投光角度θは必ず
その正接ｔａｎθの形でしか使用しないことから、画像
合成回路（１３）において、投光角度θの代わりにｔａ
ｎθを合成しても構わない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、テレビカメラの遠近効
果による歪みを考慮した形状演算が可能となり、従来法
に比べ、より一段と精度の高い３次元形状の測定が可能
になっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るスリット光＠線走査
型の３次元形状測定装置の構成図、第２図はこの発明の
他の実施例に係るスリット光回転走査型の３次元形状測
定装置の構成図、第３図は特願昭６３−７６３８９号及
び特願昭［１３−７８３９０号に記載のスリット光直線
走査型の３次元形状測定装置の測定原理を示した図、第
４図は特願昭６３−７８３９１号に記載のスリット光回
転走査型の３次元形状測定装置の測定原理を示した図、
第５図はスリット光直線走査型の形状測定方法おける測
定の歪みとその補正方法を説明する図、第６図はスリッ
ト光回転走査型の形状測定方法における測定の歪みとそ
の補正方法を説明する図である。 （１）：基準面、（２）二被測定対象、（３）ニスリッ
ト光源、（４）二回転ミラー　（５）：モータコントロ
ーラ、（６）：モータ、（７）：位置センサ、（７Ａ）
：回転角度センサ、（Ｉｌｌ）　　：テレビがミラ、（
９）：形状測定装置、（１０）　：形状演算回路、（１
１）ニジ−ケンスコントローラ、（１２）：画像合成回
路、（１５）　；高さ？＊算回路、（１６）ｉ正つ補正
回路、（１７）　：３次元形状メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定対象表面に基準面と直交しない角度θをな
   す方向から線状のスリット光を投光するスリット光投光
   手段と、被測定対象表面の全面に亘ってスリット光を直
   線的に走査するスリット光走査手段と、スリット光の時
   々刻々の位置を測定するスリット光位置測定手段と、被
   測定対象表面を前記スリット光投光手段とは異なる方向
   から撮像するテレビカメラと、該テレビカメラからのビ
   デオ信号を時々刻々処理して画面内の各画素に対応する
   被測定対象表面の各位置毎にその点をスリット光が通過
   した瞬間のスリット光の位置又はそれに相当する値をそ
   の画素の値とする画像を合成する画像合成手段と、前記
   合成画像をもとに演算処理して被測定対象の３次元曲面
   形状を測定する画像演算手段とを有する３次元曲面形状
   の測定装置において、 被測定対象表面に対してスリット光を走査した時に画像
   合成手段によって得られる合成画像ｕ（ｘ、ｙ）と、基
   準面に対する合成画像の測定値乃至は計算値ｕ＿０（ｘ
   、ｙ）とに基づいて、被測定対象表面の３次元形状ｆ（
   ｘ、ｙ）を、基準面に対する投光角度θと、基準面とテ
   レビカメラとの間の距離ａとを用いて ｆ（ｘ、ｙ）＝ｚ（ｘ′、ｙ′） ｕ＿０（ｘ′、ｙ′）−ｕ（ｘ′、ｙ′） Ｚ（ｘ′、ｙ′）＝［ｕ＿０（ｘ′、ｙ′）−ｕ（ｘ′
   、ｙ′）］／｛１＋［ｕ＿０（ｘ′、ｙ′）］／ａｔａ
   ｎθ｝ｔａｎθｘ＝｛１−［ｚ（ｘ′、ｙ′）］／ａ｝
   ｘ′ｙ＝｛１−［ｚ（ｘ′、ｙ′）］／ａ｝ｙ′なる式
   に基づいて求める画像演算手段を備えたことを特徴とす
   る３次元曲面形状の測定装置。
2. （２）被測定対象画面に線状のスリット光を投光するス
   リット光投光手段と、スリット光線内の画間で、かつ基
   準面に平行な直線を回転軸としてスリット光投光手段を
   回転させ、被測定対象表面の全面に亘ってスリット光を
   走査させるスリット光回転走査手段と、スリット光の投
   光角度を測定するスリット光角度測定手段と、被測定対
   象画面を前記スリット光投光手段とは異なる方向から撮
   像するテレビカメラと、該テレビカメラからのビデオ信
   号を処理して、画面内の各画素に対応する被測定対象画
   面の各位置毎にその点をスリット光が通過した瞬間の投
   光角度をスリット光角度測定手段から読み込んで、その
   角度又はそれに相当する値をその画素の値とする画像を
   合成する画像合成手段と、前記合成画像をもとに演算処
   理して被測定対象の３次元曲面形状を測定する画像演算
   手段とを有する３次元曲面形状測定装置において、被測
   定対象画面に対してスリット光を走査した時に画像合成
   手段によって得られる合成画像θ（ｘ、ｙ）をもとに、
   被測定対象表面の３次元形状ｆ（ｘ、ｙ）を、基準面の
   原点に対するスリット光回転軸の水平変位ｘ＿０及び垂
   直変位ｚ＿０を用いてｆ（ｘ、ｙ）＝２（ｘ′、ｙ′） ｚ（ｘ′、ｙ′）＝［ｚ＿０−（ｘ＿０−ｘ′）ｔａｎ
   θ（Ｘ′、ｙ′）］／｛１＋［ｘ′／ａ］ｔａｎθ（ｘ
   ’−ｙ′）｝ｘ＝｛１−［ｚ（ｘ′、ｙ′）］／ａ｝ｘ
   ′ｙ＝｛１−［ｚ（ｘ′、ｙ′）］／ａ｝ｙ′なる式に
   基づいて求める画像演算手段を備えたことを特徴とする
   ３次元曲面形状の測定装置。