JP2673196B2 - 3D shape sensor - Google Patents

3D shape sensor

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JP2673196B2
JP2673196B2 JP1266839A JP26683989A JP2673196B2 JP 2673196 B2 JP2673196 B2 JP 2673196B2 JP 1266839 A JP1266839 A JP 1266839A JP 26683989 A JP26683989 A JP 26683989A JP 2673196 B2 JP2673196 B2 JP 2673196B2
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astigmatism
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非点収差を利用して、計測面の三次元形状
を検出する三次元形状センサに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional shape sensor for detecting a three-dimensional shape of a measurement surface by utilizing astigmatism.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ロボットが自律的作業をするためには、作業環境内を
三次元的に認識する三次元形状センサの開発が急務とな
っている。
In order for a robot to work autonomously, it is an urgent task to develop a three-dimensional shape sensor that recognizes the work environment three-dimensionally.

第8図は、非点収差を利用した形状センサの光学系の
一例を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of an optical system of a shape sensor utilizing astigmatism.

レーザ光源91は、コヒーレントな光束を発振するため
のものであり、その光束は、非点収差光学系92に導かれ
ている。
The laser light source 91 is for oscillating a coherent light beam, and the light beam is guided to the astigmatism optical system 92.

非点収差光学系92は、凸レンジ92aとシリンドリカル
レンズ92bとからなり、この非点収差光学系92により結
像される光束を非点収差のある光束に変換する。非点収
差とは、レンズの焦点距離が光軸を含む縦断面と横断面
で異なる値をもつことにより生ずる収差をいう。
The astigmatism optical system 92 includes a convex range 92a and a cylindrical lens 92b, and converts the light flux imaged by the astigmatism optical system 92 into a light flux having astigmatism. Astigmatism is an aberration that occurs when the focal length of a lens has different values in a longitudinal section including the optical axis and a lateral section.

つまり、非点収差光学系92によって光スポットを結像
すると、計測面A,B,Cのように、位置によって光スポッ
トの像が縦長の楕円、真円、横長の楕円に変化する。
That is, when a light spot is imaged by the astigmatism optical system 92, the image of the light spot changes to a vertically long ellipse, a perfect circle, or a horizontally long ellipse depending on the position, as in the measurement planes A, B, and C.

この光スポットの形状を計測することにより、形状セ
ンサから計測面までの距離を検出することができる。
By measuring the shape of this light spot, the distance from the shape sensor to the measurement surface can be detected.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前述した従来の形状センサを用いて、計測面の三次元
形状を検出しようとする場合には、計測面に対して光束
を走査しなければならず、そのために精度の高い機構が
必要なうえ、計測に時間がかかるという問題があった。
Using the above-mentioned conventional shape sensor, in order to detect the three-dimensional shape of the measurement surface, it is necessary to scan the measurement surface with a light beam, which requires a mechanism with high accuracy. There was a problem that it took time to measure.

また、ロボットの形状センサにする場合に、作業によ
っては作業中に光路を遮る、いわゆる閉塞の問題が発生
したり、また、他の作業の場合には閉塞の問題はないが
計測範囲や精度を上げたいなどの種々の態様があり、適
用の自由度の広いものが望まれている。
In addition, when using the shape sensor of the robot, depending on the work, there is a problem of so-called blockage that blocks the optical path during the work, and in the case of other work, there is no problem of blockage, but the measurement range and accuracy are improved. There are various modes such as wanting to raise it, and it is desired to have a wide degree of freedom of application.

本発明の目的は、機械的な移動を必要とせず、リアル
タイムで計測面の三次元形状が計測できるとともに、利
用範囲が広い三次元形状センサを提供することである。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape sensor that can measure the three-dimensional shape of a measurement surface in real time without requiring mechanical movement and has a wide range of use.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記課題を解決するために、請求項1の発明は、光束
を発する光源,光束を非点収差のある光束に変換する非
点収差光学系,光束を複数に分割する光束分割手段と含
み計測面に複数の光スポットを投射する投光装置と、前
記投光装置から投射され前記計測面で反射した光スポッ
トを撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された前
記各光スポットから算出される各光スポットまでの距離
に基づいて前記計測面全体の形状を演算する画像処理装
置とを含む三次元形状センサにおいて、前記投光装置と
前記撮像装置は、光軸が異なるように配置され、前記画
像処理装置によって三角測量法に基づいて各光スポット
までの距離を演算することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 includes a light source that emits a light beam, an astigmatism optical system that converts the light beam into a light beam having astigmatism, a light beam splitting unit that splits the light beam into a plurality, and a measurement surface. A light projecting device that projects a plurality of light spots on the image capturing device, an image capturing device that captures the light spot projected from the light projecting device and reflected on the measurement surface, and the light spots captured by the image capturing device. In a three-dimensional shape sensor including an image processing device that calculates the shape of the entire measurement surface based on the distance to each light spot, the light projecting device and the imaging device are arranged so that their optical axes are different, The image processing device is characterized in that the distance to each light spot is calculated based on the triangulation method.

〔作用〕[Action]

前記構成によれば、光束分割手段により、光束を分割
して多数の光スポットを計測面に照射するので、その計
測面の各光スポットまでの距離を同時に計測でき、その
計測面の三次元形状を走査等をすることなしに検出する
ことができる。
According to the above configuration, the luminous flux splitting unit divides the luminous flux and irradiates a large number of light spots on the measurement surface, so that the distance to each light spot on the measurement surface can be measured at the same time, and the three-dimensional shape of the measurement surface Can be detected without scanning.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面等を参照して、実施例について、本発明を
詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like.

第1図は、本発明による三次元形状センサの実施例を
示したブロック図、第2図は、同実施例センサの投光装
置を示した斜視図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional shape sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a light projecting device of the same embodiment sensor.

投光装置1は、レーザ光源11,非点収差光学系12,光束
分割手段13を含むものである。
The light projecting device 1 includes a laser light source 11, an astigmatism optical system 12, and a light beam splitting means 13.

レーザ光源11は、コヒーレントな光束を発振させるも
のであり、ここでは、He−Neレーザが用いられている。
非点収差光学系12は、レーザ光源11から発振された光束
を非点収差のある光束に変換する光学系であり、凸レン
ズ12a,シリンドリカルレンズ12bとから構成されてい
る。
The laser light source 11 oscillates a coherent light beam, and here, a He-Ne laser is used.
The astigmatism optical system 12 is an optical system that converts a light beam oscillated from the laser light source 11 into a light beam having astigmatism, and includes a convex lens 12a and a cylindrical lens 12b.

光束分割手段13は、非点収差光学系12から出射した光
束を、二次元的に回折させて、マトリクス状に規則正し
く配列した多数の光スポットを計測面3上に投射するた
めのものであり、ここでは、ファイバグレーティングを
使用している。
The light beam splitting means 13 is for two-dimensionally diffracting the light beam emitted from the astigmatism optical system 12 and projecting a large number of light spots regularly arranged in a matrix on the measurement surface 3. Here, a fiber grating is used.

ファイバグレーティングとは、直径数+μmの光ファ
イバをシート状に数百本並べた回折格子であり、ここで
は、2次元の回折光を生成するために、2枚のファイバ
グレーティングを光ファイバの軸が直交するように重ね
て、両側からカバーグラス板で挟んで支持した構造のも
のを使用している。
The fiber grating is a diffraction grating in which hundreds of optical fibers each having a diameter of several μm are arranged in a sheet shape. Here, in order to generate two-dimensional diffracted light, two fiber gratings The structure is such that they are stacked orthogonally and are supported by being sandwiched by cover glass plates from both sides.

投光装置1から出射した光束は、光路分割器2のミラ
ー21およびハーフミラー22で反射して、計測面3上に投
射される。
The light flux emitted from the light projecting device 1 is reflected by the mirror 21 and the half mirror 22 of the optical path splitter 2 and projected on the measurement surface 3.

計測面3に投射された光束は、第2図に示すように、
計測面3A〜3Cの位置によって、光スポットの形状が縦長
の楕円,真円,横長の楕円と変化する。
The luminous flux projected on the measurement surface 3 is, as shown in FIG.
Depending on the positions of the measurement surfaces 3A to 3C, the shape of the light spot changes from a vertically long ellipse, a perfect circle, and a horizontally long ellipse.

計測面3で反射した光束は、その一部が光路分割器2
のハーフミラー22を透過して、撮像装置4に入射され
る。
A part of the light flux reflected by the measurement surface 3 is the optical path splitter 2
The light passes through the half mirror 22 and enters the image pickup device 4.

撮像装置4は、投光装置1から出射して計測面6で反
射した光スポットである光学像を、電気的な画像信号に
変換するための装置であり、光学フィルタ41と、結像レ
ンズ42と、撮像素子43等とから構成されている。
The imaging device 4 is a device for converting an optical image, which is a light spot emitted from the light projecting device 1 and reflected on the measurement surface 6, into an electrical image signal, and includes an optical filter 41 and an imaging lens 42. And an image sensor 43 and the like.

光学フィルタ41は、レーザ光の波長のみを透過させ、
外乱光をカットするバンドパスフィルタであり、結像レ
ンズ42は、撮像素子43の検出面に像を結ぶためのレンズ
である。撮像素子43は、光電変換と電荷蓄積の機能をも
った光検出素子を二次元に配列し、これを順次読み出せ
るようにしたものであり、ここでは、CCD素子を二次元
状に配置したアレイ状のものを使用している。
The optical filter 41 transmits only the wavelength of the laser light,
The imaging lens 42 is a bandpass filter that cuts ambient light, and the imaging lens 42 is a lens for forming an image on the detection surface of the image sensor 43. The image sensor 43 is a two-dimensional array of photodetectors having the functions of photoelectric conversion and charge storage, which can be sequentially read out.Here, an array in which CCD elements are two-dimensionally arranged is used. I am using a shape.

画像処理装置5は、レーザ光源11を制御する信号を送
出するとともに、撮像装置4からの画像信号を演算処理
するための装置であり、中央処理装置51と、カメラコン
トローラ52と、画像メモリ53と、表示・記録装置54と、
レーザコントローラ55とから構成されている。
The image processing device 5 is a device for sending a signal for controlling the laser light source 11 and for processing the image signal from the image pickup device 4, and includes a central processing unit 51, a camera controller 52, and an image memory 53. , A display / recording device 54,
It is composed of a laser controller 55.

カメラコントローラ52は、撮像装置4の出力を画像メ
モリ53の入力信号として変換するためのものである。撮
像装置4からの画像信号は、カメラコントローラ52を介
して、画像メモリ53に一時記憶される。中央処理装置51
は、画像メモリ53上でデータを処理する。つまり、中央
処理装置51では、各光スポットの形状を認識し、その形
状からそれぞれの光スポットまでの距離を算出して、最
終的に、撮像された全光スポットの距離と、それらの光
スポットの相対的な位置関係から、計測面3の三次元的
な形状を算出して出力する。中央処理装置51の出力は、
CRT,プリンタや磁気記録装置等からなる表示・記録装置
54に出力されたり、直接、ロボットの制御情報として用
いるためのロボットコントローラ等に接続することがで
きる。
The camera controller 52 is for converting the output of the imaging device 4 as an input signal of the image memory 53. The image signal from the imaging device 4 is temporarily stored in the image memory 53 via the camera controller 52. Central processing unit 51
Processes data on the image memory 53. That is, the central processing unit 51 recognizes the shape of each light spot, calculates the distance from that shape to each light spot, and finally, the distance of all the imaged light spots and those light spots. The three-dimensional shape of the measurement surface 3 is calculated and output from the relative positional relationship of. The output of the central processing unit 51 is
Display / recording device consisting of CRT, printer, magnetic recording device, etc.
It can be output to 54 or directly connected to a robot controller or the like for use as robot control information.

第1の実施例の三次元形状センサは、光束分割手段13
によって、非点収差をもつ光束を、二次元の規則正しい
マトリクス状に分割したので、装置内に機械的な移動
や、光学的な走査をすることなく、1回で計測面3の三
次元的な形状を検出することができる。
The three-dimensional shape sensor of the first embodiment has a light beam splitting means 13
Since the light beam having astigmatism is divided into a two-dimensional regular matrix by the three-dimensional method, the three-dimensional measurement of the measurement surface 3 can be performed at once without mechanical movement or optical scanning in the device. The shape can be detected.

また、光路分割器2を用いて、投光装置1と撮像装置
4の光路を共用するようにしたので、閉塞の問題が解決
できる。
Moreover, since the optical path splitter 2 is used to share the optical path of the light projecting device 1 and the image pickup device 4, the problem of blockage can be solved.

第3図は、本発明により三次元形状センサの第2の実
施例を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the three-dimensional shape sensor according to the present invention.

なお、この実施例では、前述の第1の実施例と同様な
機能を果たす部分には、同一の符号を付して、特有な部
分のみ説明する。
In this embodiment, the parts having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and only the unique parts will be described.

投光装置1Aからの光スポットを計測面3に投射して光
軸が基線長dだけ離れて配置された撮像装置4Aで検出す
る、いわゆる三角測量法を利用したものである。
This is a so-called triangulation method in which a light spot from the light projecting device 1A is projected on the measurement surface 3 and is detected by the image pickup device 4A whose optical axis is arranged a distance of the base line length d.

ここでは、計測面3A上のa点での三次元的位置を求め
る場合について説明する。
Here, a case where a three-dimensional position at the point a on the measurement surface 3A is obtained will be described.

いま、投光装置1AのP点を出射した光が、計測面3A上
のa点で反射し、撮像装置4AのQ点に入射したとする。
この場合に、三角形PQaの底辺PQ(=基線長d)が既知
であるから、角度θ1が求められれば、a点までの
距離が算出できる。角度θは、撮像素子33上の光スポ
ットS1の位置uと、撮像レンズ32の焦点距離fとから次
式から求めることができる。
Now, it is assumed that the light emitted from the point P of the light projecting device 1A is reflected at the point a on the measurement surface 3A and enters the point Q of the imaging device 4A.
In this case, since the base PQ (= baseline length d) of the triangle PQa is known, if the angles θ 1 and θ 2 are obtained, the distance to the point a can be calculated. The angle θ 2 can be obtained from the following equation from the position u of the light spot S 1 on the image pickup device 33 and the focal length f of the image pickup lens 32.

θ=tan-1(u/f) 一方、角度θは、光スポットの回折次数を知れば求
めることができる。しかし、第3図に示した撮像素子33
上の位置uに撮像された光スポットは、光スポットS1
計測面3Aのa点で反射したものか、光スポットS0が計測
面3Bのb点で反射したものかは、一枚の画像からでは区
別できない。このため、対象物が存在する範囲を特定の
範囲の中に限れば、回折次数を決定することができる
が、逆に、計測可能な範囲が限定されてしまう。
θ 2 = tan −1 (u / f) On the other hand, the angle θ 1 can be obtained by knowing the diffraction order of the light spot. However, the image sensor 33 shown in FIG.
Imaged light spot position u of the above, or not the light spot S 1 is reflected by a point of measurement surface 3A, the or not the light spot S 0 is reflected by the point b of the measurement surface 3B, the single It cannot be distinguished from the image. Therefore, if the range in which the object exists is limited to a specific range, the diffraction order can be determined, but conversely, the measurable range is limited.

そこで、この実施例では、非点収差光学系12を用いる
ことにより、光スポットS0がb点で反射したものか、光
スポットS1がa点で反射したものであるかの区別を、撮
像素子33上のスポットの形状から行うこととし、その結
果、計測距離が拡大できた。
Therefore, in this embodiment, the astigmatism optical system 12 is used to determine whether the light spot S 0 is reflected at the point b or the light spot S 1 is reflected at the point a. It was decided to start from the shape of the spot on the element 33, and as a result, the measurement distance could be expanded.

第2の実施例では、基本的には、三角測量法の原理に
より距離を求めるようにしたので、計測精度が向上する
とともに、計測可能な距離を拡大させることができる。
In the second embodiment, since the distance is basically obtained by the principle of triangulation method, the measurement accuracy is improved and the measurable distance can be expanded.

第4図〜第7図は、本発明による三次元形状センサの
実施例に用いられる投光装置の他の例を模式的に示した
図である。
4 to 7 are diagrams schematically showing other examples of the light projecting device used in the embodiment of the three-dimensional shape sensor according to the present invention.

第4図で示した投光装置6は、光源61からの光束を、
レンズ62で集光し、非点収差レンズアレイ63に導き、こ
の非点収差レンズアレイ63によって、非点収差を与える
とともに、光束を分割するようにしたものである。この
非点収差レンズアレイ63は、全て同一の非点収差レンズ
を並べたものであり、各非点収差レンズは、その直径が
数mm程度のものを用いることができる。
The light projecting device 6 shown in FIG.
The light is condensed by the lens 62 and guided to the astigmatism lens array 63. The astigmatism lens array 63 imparts astigmatism and splits the light flux. The astigmatism lens array 63 is an array of identical astigmatism lenses, and each astigmatism lens having a diameter of about several mm can be used.

第5図に示したレンズアレイ64は、微小なレンズを組
み合わせて用いることにより、非点収差光学系12と回折
手段13(第1図,第3図)とを1つの素子としたもので
ある。このレンズアレイ64は、直径が数十μmのレンズ
を格子状に配列したものである(第5図(a))。この
レンズアレイ64にレーザ光を入射させることにより、各
レンズに入射したレーザ光は一度集光し、その点から球
面波を生成する。それらの各レンズから発生する球面波
は、遠方上で干渉して回折手段13と同等な効果が得られ
る。また、レンズアレイ64は、各レンズの光学特性(レ
ンズの厚み)を配置された位置によって異ならせること
により(第5図(b),(c))、全体として非点収差
を持つようにしたものである。
The lens array 64 shown in FIG. 5 is one in which the astigmatic optical system 12 and the diffracting means 13 (FIGS. 1 and 3) are combined into one element by using a combination of minute lenses. . The lens array 64 is an array of lenses having a diameter of several tens of μm arranged in a grid pattern (FIG. 5 (a)). By entering the laser light into the lens array 64, the laser light entering each lens is once condensed and a spherical wave is generated from that point. The spherical waves generated from each of these lenses interfere with each other at a distance, and an effect equivalent to that of the diffracting means 13 can be obtained. Further, the lens array 64 is made to have astigmatism as a whole by making the optical characteristics (lens thickness) of each lens different depending on the position where they are arranged (FIGS. 5B and 5C). It is a thing.

第6図で示した投光装置7は、光源71からの光束を、
多数のピンホール72aを有するスクリーン72で分割する
とともに、凸レンズ73aとシリンドリカルレンズ73bとか
らなる非点収差光学系73によって非点収差をもつように
したものである。
The light projecting device 7 shown in FIG.
The screen 72 is divided by a screen 72 having a large number of pinholes 72a, and astigmatism is provided by an astigmatism optical system 73 composed of a convex lens 73a and a cylindrical lens 73b.

第7図で示した投光装置8は、光学的な回折によるも
のではなく、光源81からの光束を、ミラー82とハーフミ
ラー83との間で順次反射させて、ハーフミラー83側から
多数の分割された光束を出光させたのち、図示しない非
点収差光学系によって非点収差をもつようにしたもので
ある。この例では、光源81として、コヒーレント光源を
使用する必要がなくなる。
The light projecting device 8 shown in FIG. 7 does not rely on optical diffraction but sequentially reflects the light flux from the light source 81 between the mirror 82 and the half mirror 83 so that a large number of light beams are emitted from the half mirror 83 side. After the divided light flux is emitted, astigmatism is provided by an astigmatism optical system (not shown). In this example, it is not necessary to use a coherent light source as the light source 81.

以上説明した実施例に限定されることなく、本発明の
範囲内で種々の変形ができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

光束分割手段13は、非点収差光学系12の手前でもよい
し、非点収差光学系12を構成する凸レンズ12aとシリン
ドリカルレンズ12bの間に配置してもよい。
The light beam splitting means 13 may be arranged in front of the astigmatism optical system 12 or may be arranged between the convex lens 12a and the cylindrical lens 12b which constitute the astigmatism optical system 12.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳しく説明したように、請求項(1)によれば、
光束分割手段によって、非点収差をもつ光束を多数の光
スポットとして投射するので、装置内に機械的な移動
や、光学的な走査をすることなく、1回の計測で計測面
の三次元的な形状を検出することができる。
As described in detail above, according to claim (1),
Since the luminous flux having the astigmatism is projected as a large number of light spots by the luminous flux splitting means, it is possible to perform three-dimensional measurement of the measurement surface with one measurement without mechanical movement or optical scanning in the device. It is possible to detect various shapes.

また、請求項(2)によれば、光路分割器を用いて、
投光装置と撮像装置の光路を共用するようにしたので、
黒の遮蔽により観測が妨害される、いわゆる閉塞の問題
が解決できた。
Further, according to claim (2), by using an optical path splitter,
Since the light path of the projector and the imaging device is shared,
We were able to solve the problem of so-called obstruction, which obstructs the observation due to black shielding.

さらに、請求項(3)によれば、三角測量法の原理に
より距離を求めるようにしたので、計測精度が向上する
とともに、計測可能な距離を拡大させることができる。
Further, according to claim (3), since the distance is obtained by the principle of the triangulation method, the measurement accuracy is improved and the measurable distance can be expanded.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明による三次元形状センサの実施例を示
したブロック図、第2図は、同実施例センサの投光装置
を示した斜視図である。 第3図は、本発明による三次元形状センサの第2の実施
例を示した図である。 第4図〜第7図は、本発明による三次元形状センサの実
施例に用いられる投光装置の他の例を模式的に示した図
である。 第8図は、非点収差を利用した形状センサの光学系の一
例を示した図である。 1,1A,1B……投光装置 11……コヒーレント光源 12……非点収差光学系 12a……凸レンズ 12b……シリンドリカルレンズ 13……光束分割手段 2……光路分割器 21……ミラー、22……ハーフミラー 3……計測面 4,4A……撮像装置 41……光学フィルタ、42……結像レンズ 43……撮像素子 5……画像処理装置 51……中央処理装置 52……カメラコントローラ 53……画像メモリ、54……表示・記録装置 55……レーザコントローラ 6……投光装置 61……光源、62……レンズ 63……非点収差レンズアレイ 64……レンズアレイ 7……投光装置 71……光源、72……スクリーン 73……非点収差光学系 8……投光装置 81……光源、82……ミラー 83……ハーフミラー
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a three-dimensional shape sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a light projecting device of the same embodiment sensor. FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the three-dimensional shape sensor according to the present invention. 4 to 7 are diagrams schematically showing other examples of the light projecting device used in the embodiment of the three-dimensional shape sensor according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing an example of an optical system of a shape sensor utilizing astigmatism. 1,1A, 1B …… Projector 11 …… Coherent light source 12 …… Astigmatism optical system 12a …… Convex lens 12b …… Cylindrical lens 13 …… Light splitting means 2 …… Optical path splitter 21 …… Mirror, 22 ...... Half mirror 3 …… Measuring surface 4,4A …… Imaging device 41 …… Optical filter, 42 …… Image forming lens 43 …… Imaging device 5 …… Image processing device 51 …… Central processing device 52 …… Camera controller 53 ... Image memory, 54 ... Display / recording device 55 ... Laser controller 6 ... Projector 61 ... Light source, 62 ... Lens 63 ... Astigmatism lens array 64 ... Lens array 7 ... Projection Optical device 71 …… Light source, 72 …… Screen 73 …… Astigmatism optical system 8 …… Projector 81 …… Light source, 82 …… Mirror 83 …… Half mirror

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光束を発する光源,光束を非点収差のある
光束に変換する非点収差光学系,光束を複数に分割する
光束分割手段と含み計測面に複数の光スポットを投射す
る投光装置と、 前記投光装置から投射され前記計測面で反射した光スポ
ットを撮像する撮像装置と、 前記撮像装置で撮像された前記各光スポットから算出さ
れる各光スポットまでの距離に基づいて前記計測面全体
の形状を演算する画像処理装置と を含む三次元形状センサにおいて、 前記投光装置と前記撮像装置は、光軸が異なるように配
置され、前記画像処理装置によって三角測量法に基づい
て各光スポットまでの距離を演算すること を特徴とする三次元形状センサ。
1. A light source for emitting a light beam, an astigmatism optical system for converting the light beam into a light beam having astigmatism, a light beam dividing means for dividing the light beam into a plurality of light beams, and a light projecting device for projecting a plurality of light spots on a measurement surface. A device, an imaging device for imaging a light spot projected from the light projecting device and reflected on the measurement surface, and the device based on a distance to each light spot calculated from each light spot imaged by the imaging device. In a three-dimensional shape sensor including an image processing device that calculates the shape of the entire measurement surface, the light projecting device and the imaging device are arranged so that their optical axes are different, and the image processing device uses the triangulation method based on the triangulation method. A three-dimensional shape sensor characterized by calculating the distance to each light spot.
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