JP2000258139A - ３次元形状測定装置 - Google Patents
３次元形状測定装置Info
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- JP2000258139A JP2000258139A JP11061402A JP6140299A JP2000258139A JP 2000258139 A JP2000258139 A JP 2000258139A JP 11061402 A JP11061402 A JP 11061402A JP 6140299 A JP6140299 A JP 6140299A JP 2000258139 A JP2000258139 A JP 2000258139A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小な対象物であってもその３次元形状を高
精度に計測する。 【解決手段】 互いに平行な光軸を持つ一対の結像レン
ズと、各結像レンズに対応して各焦点上に並設された複
数の光センサアレイとを有し、各光センサアレイ上に設
定された複数の測定ウインドウにおける測定対象物の像
データからステレオ法の原理により測定対象物の各部ま
での距離を各々測定し、これらの距離分布に基づいて測
定対象物の３次元形状を測定する形状測定部を備えた３
次元形状測定装置に関する。前記結像レンズ１，２と測
定対象物１２との間に、測定対象物１２の像を拡大して
前記測定ウィンドウに結像させる拡大光学系（対物レン
ズ１０、接眼レンズ１１）を備える。
精度に計測する。 【解決手段】 互いに平行な光軸を持つ一対の結像レン
ズと、各結像レンズに対応して各焦点上に並設された複
数の光センサアレイとを有し、各光センサアレイ上に設
定された複数の測定ウインドウにおける測定対象物の像
データからステレオ法の原理により測定対象物の各部ま
での距離を各々測定し、これらの距離分布に基づいて測
定対象物の３次元形状を測定する形状測定部を備えた３
次元形状測定装置に関する。前記結像レンズ１，２と測
定対象物１２との間に、測定対象物１２の像を拡大して
前記測定ウィンドウに結像させる拡大光学系（対物レン
ズ１０、接眼レンズ１１）を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるステレオ
法を用いて対象物の３次元形状を測定する３次元形状測
定装置に関する。
法を用いて対象物の３次元形状を測定する３次元形状測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、対象物の３次元形状を測定する方
法として、触針子で対象物の表面までの距離を測り、そ
の全面を走査することにより３次元座標を測定する方法
や、干渉計測などにより対象物表面の等高線図を求める
方法がある。また、２つ以上の撮像装置による画像から
画像上の各点までの距離を算出するステレオ法によって
も対象物の形状を測定することができる。
法として、触針子で対象物の表面までの距離を測り、そ
の全面を走査することにより３次元座標を測定する方法
や、干渉計測などにより対象物表面の等高線図を求める
方法がある。また、２つ以上の撮像装置による画像から
画像上の各点までの距離を算出するステレオ法によって
も対象物の形状を測定することができる。
【０００３】図２はステレオ法の原理を用いた従来の距
離検出装置を示すブロック図である。図２において、結
像レンズ１，２は光軸間隔Ｂで配置され、光センサアレ
イ３，４は、例えばＣＣＤリニアアレイセンサであり、
それぞれ結像レンズ１，２に対して焦点距離ｆの位置に
配置されている。光センサアレイ３，４は、結像レンズ
１，２により各々結像された対象物１２の像を像信号３
０，４０に変換し、信号処理部５に出力する。信号処理
部５は増幅器５１，５２、Ａ／Ｄ変換器５３，５４、記
憶装置５５からなり、光センサアレイ３，４からの像信
号３０，４０は増幅器５１，５２により増幅された後、
Ａ／Ｄ変換器５３，５４によりデジタルデータに変換さ
れ、像データ３１，４１として記憶装置５５に出力され
る。
離検出装置を示すブロック図である。図２において、結
像レンズ１，２は光軸間隔Ｂで配置され、光センサアレ
イ３，４は、例えばＣＣＤリニアアレイセンサであり、
それぞれ結像レンズ１，２に対して焦点距離ｆの位置に
配置されている。光センサアレイ３，４は、結像レンズ
１，２により各々結像された対象物１２の像を像信号３
０，４０に変換し、信号処理部５に出力する。信号処理
部５は増幅器５１，５２、Ａ／Ｄ変換器５３，５４、記
憶装置５５からなり、光センサアレイ３，４からの像信
号３０，４０は増幅器５１，５２により増幅された後、
Ａ／Ｄ変換器５３，５４によりデジタルデータに変換さ
れ、像データ３１，４１として記憶装置５５に出力され
る。
【０００４】距離検出回路７は、マイクロコンピュータ
からなる回路であり、記憶装置５５に記憶された左右の
像データ３１，４１を比較して、対象物までの距離を算
出し、距離信号１０として外部に出力する。次に、距離
検出の原理を図３を用いて説明する。各結像レンズ１，
２間の中点を原点Ｏとして横軸Ｘ、縦軸Ｙを設定し、光
センサアレイ３，４上の結像位置Ｌ 1，Ｒ1の座標をそれ
ぞれ（ａL1，−ｆ），（ａR1，−ｆ）とする。結像レン
ズ１の中心点ＯLの座標は（−Ｂ／２，０）、結像レン
ズ２の中心点ＯRの座標は（Ｂ／２，０）であり、対象
物１２の点Ｍの座標を（ｘ，ｙ）とすれば、点ＭからＸ
軸に下ろした垂線とＸ軸との交点Ｎの座標は（ｘ，
０）、点ＯLから光センサアレイ３に下ろした垂線の位
置Ｌ0の座標は（−Ｂ／２，−ｆ）、点ＯRから光センサ
アレイ４に下ろした垂線の位置Ｒ0の座標は（Ｂ／２，
−ｆ）である。
からなる回路であり、記憶装置５５に記憶された左右の
像データ３１，４１を比較して、対象物までの距離を算
出し、距離信号１０として外部に出力する。次に、距離
検出の原理を図３を用いて説明する。各結像レンズ１，
２間の中点を原点Ｏとして横軸Ｘ、縦軸Ｙを設定し、光
センサアレイ３，４上の結像位置Ｌ 1，Ｒ1の座標をそれ
ぞれ（ａL1，−ｆ），（ａR1，−ｆ）とする。結像レン
ズ１の中心点ＯLの座標は（−Ｂ／２，０）、結像レン
ズ２の中心点ＯRの座標は（Ｂ／２，０）であり、対象
物１２の点Ｍの座標を（ｘ，ｙ）とすれば、点ＭからＸ
軸に下ろした垂線とＸ軸との交点Ｎの座標は（ｘ，
０）、点ＯLから光センサアレイ３に下ろした垂線の位
置Ｌ0の座標は（−Ｂ／２，−ｆ）、点ＯRから光センサ
アレイ４に下ろした垂線の位置Ｒ0の座標は（Ｂ／２，
−ｆ）である。
【０００５】このとき、△ＭＯLＮと△ＯLＬ1Ｌ0、△Ｍ
ＯRＮと△ＯRＲ1Ｒ0はそれぞれ相似であるから、数式
１、数式２が成り立つ。
ＯRＮと△ＯRＲ1Ｒ0はそれぞれ相似であるから、数式
１、数式２が成り立つ。
【０００６】
【数１】（ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（−ａL1−Ｂ／２）ｙ
【０００７】
【数２】（ｘ−Ｂ／２）ｆ＝（−ａR1＋Ｂ／２）ｙ
【０００８】数式１、数式２から、次の数式３が導かれ
る。
る。
【０００９】
【数３】ｙ＝Ｂ・ｆ（−ａL1＋ａR1−Ｂ）
【００１０】すなわち、光センサアレイ３，４上の対象
物１２の結像位置Ｌ1，Ｒ1のＸ座標ａL1，ａR1がわかれ
ば、対象物１２までの距離ｙ（距離Ｌ）を算出すること
ができる。
物１２の結像位置Ｌ1，Ｒ1のＸ座標ａL1，ａR1がわかれ
ば、対象物１２までの距離ｙ（距離Ｌ）を算出すること
ができる。
【００１１】次に、距離検出回路７の動作の詳細を説明
する。距離検出回路７は、図４の実線に示すような、左
右の像データ３１Ａ，４１Ａを比較して、像が一致しな
ければ、同図の破線のように、例えば左の像データ３１
Ａを右に、右の像データ４１Ａを左に順次シフトして比
較していき、左右の像データ３１Ａ，４１Ａが一致した
ときのシフト量を検出する。この時の出力の単位は画素
である。距離検出回路７の出力をシフト値ｘとした場
合、左右の結像位置Ｌ1，Ｒ1のＸ座標ａL1，ａR1はこの
シフト値ｘに一致し、センサピッチｐを用いると数式４
によって表される。
する。距離検出回路７は、図４の実線に示すような、左
右の像データ３１Ａ，４１Ａを比較して、像が一致しな
ければ、同図の破線のように、例えば左の像データ３１
Ａを右に、右の像データ４１Ａを左に順次シフトして比
較していき、左右の像データ３１Ａ，４１Ａが一致した
ときのシフト量を検出する。この時の出力の単位は画素
である。距離検出回路７の出力をシフト値ｘとした場
合、左右の結像位置Ｌ1，Ｒ1のＸ座標ａL1，ａR1はこの
シフト値ｘに一致し、センサピッチｐを用いると数式４
によって表される。
【００１２】
【数４】−ａL1＋ａR1−Ｂ＝ｘ・ｐ
【００１３】この数式４を数式３に代入して、数式５が
得られる。
得られる。
【００１４】
【数５】ｙ＝Ｂ・ｆ／（ｘ・ｐ）
【００１５】従って、距離検出回路７が数式５の演算を
行うことにより、対象物１２までの距離ｙを算出して距
離信号１０として出力することができる。以上の原理に
より、ステレオ画像から対象物１２までの距離を測るこ
とができる。ここで、対象物１２の３次元形状を測定す
るためには、結像レンズの焦点面上にｍ個の光センサア
レイを並列に配置し、また、個々の光センサアレイ上に
ｎ個のウィンドウを設定して、ｍ×ｎのウィンドウにつ
いて測距を行う。なお、ｍ，ｎは何れも複数である。こ
の場合、対象物１２の３次元形状は、各ウィンドウの視
野方向に対する距離分布によって表すことができる。
行うことにより、対象物１２までの距離ｙを算出して距
離信号１０として出力することができる。以上の原理に
より、ステレオ画像から対象物１２までの距離を測るこ
とができる。ここで、対象物１２の３次元形状を測定す
るためには、結像レンズの焦点面上にｍ個の光センサア
レイを並列に配置し、また、個々の光センサアレイ上に
ｎ個のウィンドウを設定して、ｍ×ｎのウィンドウにつ
いて測距を行う。なお、ｍ，ｎは何れも複数である。こ
の場合、対象物１２の３次元形状は、各ウィンドウの視
野方向に対する距離分布によって表すことができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したステレオ法を
用いて３次元形状を測定する方法は、大きな対象物を測
定する場合には有効であるが、結像レンズ１，２の焦点
距離に比べて微小な対象物に対しては不都合が生じる。
以下、この点につき説明する。まず、数式５をｘで微分
すると、数式６になる。
用いて３次元形状を測定する方法は、大きな対象物を測
定する場合には有効であるが、結像レンズ１，２の焦点
距離に比べて微小な対象物に対しては不都合が生じる。
以下、この点につき説明する。まず、数式５をｘで微分
すると、数式６になる。
【００１７】
【数６】△ｙ＝±ｙ2・ｐ／（Ｂ・ｆ）・△ｘ
（△ｘ：シフト値の精度）
（△ｘ：シフト値の精度）
【００１８】数式６は測距精度を表すもので、距離ｙの
二乗に比例し、Ｂ，ｆ，ｐによって決まるものである。
対象物が微小である場合には、測距精度△ｙを小さくす
る必要があり、対象物を見かけ上、測距装置に近づけれ
ば良いことが数式６により判る。しかし、光センサアレ
イ面上に結像させるためには、光学系の焦点距離ｆに比
べて対象物を十分に離す必要があるため限界がある。
二乗に比例し、Ｂ，ｆ，ｐによって決まるものである。
対象物が微小である場合には、測距精度△ｙを小さくす
る必要があり、対象物を見かけ上、測距装置に近づけれ
ば良いことが数式６により判る。しかし、光センサアレ
イ面上に結像させるためには、光学系の焦点距離ｆに比
べて対象物を十分に離す必要があるため限界がある。
【００１９】また、ｆの小さな光学系を用いることを考
える。対象物をｆの定数Ａ倍だけ距離を置いて測定する
場合（つまりｙ＝Ａｆとした場合）、数式６から以下の
数式７が導かれる。
える。対象物をｆの定数Ａ倍だけ距離を置いて測定する
場合（つまりｙ＝Ａｆとした場合）、数式６から以下の
数式７が導かれる。
【００２０】
【数７】△ｙ＝±Ａ2・ｆ／Ｂ・△ｘ
【００２１】すなわち、ｆを小さくするほど測距精度Δ
ｙは小さくなることが判る。但し、現実的にはｆを小さ
くするのには限界があり、また、ｆを小さくするのに比
例して像が小さくなるため、センサピッチｐも同様に小
さくしないとシフト精度△ｘが劣化する。その結果、最
終的な測距精度は悪くなる。同様に、基線長Ｂを大きく
することも考えられるが、ｆに対しＢの割合が大きくな
ると対象物から光学系に入射する光の角度（画角）が大
きくなり、一般に収差が大きくなって画像が変形するた
め、像の重ね合せで不都合が生じ、測距精度が劣化す
る。
ｙは小さくなることが判る。但し、現実的にはｆを小さ
くするのには限界があり、また、ｆを小さくするのに比
例して像が小さくなるため、センサピッチｐも同様に小
さくしないとシフト精度△ｘが劣化する。その結果、最
終的な測距精度は悪くなる。同様に、基線長Ｂを大きく
することも考えられるが、ｆに対しＢの割合が大きくな
ると対象物から光学系に入射する光の角度（画角）が大
きくなり、一般に収差が大きくなって画像が変形するた
め、像の重ね合せで不都合が生じ、測距精度が劣化す
る。
【００２２】上記のように、対象物が微小である場合に
測距精度△ｙを小さくして対応するための種々の方法
は、何れも測距精度の低下を招くものであった。そこで
本発明は、微小な対象物に対しても、その３次元形状を
高精度に検出できるようにした３次元形状測定装置を提
供しようとするものである。
測距精度△ｙを小さくして対応するための種々の方法
は、何れも測距精度の低下を招くものであった。そこで
本発明は、微小な対象物に対しても、その３次元形状を
高精度に検出できるようにした３次元形状測定装置を提
供しようとするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る測距装置は、互いに平行な光軸を持
つ一対の結像レンズと、前記各結像レンズに対応してそ
れぞれの焦点上に並設された複数の光センサアレイとを
有し、各光センサアレイ上に設定された複数の測定ウイ
ンドウにおける測定対象物の像データからステレオ法の
原理により測定対象物の各部までの距離を各々測定し、
これらの距離分布に基づいて測定対象物の３次元形状を
測定する形状測定部を備えた３次元形状測定装置におい
て、前記結像レンズと測定対象物との間に、測定対象物
の像を拡大して前記測定ウィンドウに結像させるための
１枚以上のレンズからなる拡大光学系を備えたものであ
る。ここで、上記拡大光学系は、例えば１枚以上の拡大
レンズ（ルーペ）や、対物レンズ及び接眼レンズを組み
合わせた顕微鏡光学系により構成される。
め、請求項１に係る測距装置は、互いに平行な光軸を持
つ一対の結像レンズと、前記各結像レンズに対応してそ
れぞれの焦点上に並設された複数の光センサアレイとを
有し、各光センサアレイ上に設定された複数の測定ウイ
ンドウにおける測定対象物の像データからステレオ法の
原理により測定対象物の各部までの距離を各々測定し、
これらの距離分布に基づいて測定対象物の３次元形状を
測定する形状測定部を備えた３次元形状測定装置におい
て、前記結像レンズと測定対象物との間に、測定対象物
の像を拡大して前記測定ウィンドウに結像させるための
１枚以上のレンズからなる拡大光学系を備えたものであ
る。ここで、上記拡大光学系は、例えば１枚以上の拡大
レンズ（ルーペ）や、対物レンズ及び接眼レンズを組み
合わせた顕微鏡光学系により構成される。
【００２４】また、請求項２に記載するように、前記拡
大光学系を顕微鏡光学系により構成する場合には、焦点
距離が短く、かつ測定対象物側に配置される対物レンズ
と、この対物レンズよりも焦点距離が長く、かつ形状測
定部側に配置される接眼レンズとによって構成するとと
もに、前記対物レンズの接眼レンズ側の焦点と、前記接
眼レンズの対物レンズ側の焦点とをほぼ一致させること
が望ましい。
大光学系を顕微鏡光学系により構成する場合には、焦点
距離が短く、かつ測定対象物側に配置される対物レンズ
と、この対物レンズよりも焦点距離が長く、かつ形状測
定部側に配置される接眼レンズとによって構成するとと
もに、前記対物レンズの接眼レンズ側の焦点と、前記接
眼レンズの対物レンズ側の焦点とをほぼ一致させること
が望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。この実施形態は、微小な対象物の３次元
形状を容易に測定できるようにした拡大光学系付きの３
次元形状測定装置に関するものである。
態を説明する。この実施形態は、微小な対象物の３次元
形状を容易に測定できるようにした拡大光学系付きの３
次元形状測定装置に関するものである。
【００２６】図１は、この実施形態の主要部を示す構成
図である。図において、６はステレオ方式の測距原理を
用いた３次元形状測定部であり、一対の結像レンズ１，
２と光センサアレイ３，４を備えている。また、１２は
３次元形状の測定対象物である。上記測定対象物１２と
形状測定部６との間には、対物レンズ１０及び接眼レン
ズ１１が順に配置されている。このうち、対物レンズ１
０の焦点距離はf1、接眼レンズ１１の焦点距離はf2であ
り、両レンズ１０，１１間の間隔はＤである。また、結
像レンズ１，２と接眼レンズ１１との間の間隔はｄであ
る。
図である。図において、６はステレオ方式の測距原理を
用いた３次元形状測定部であり、一対の結像レンズ１，
２と光センサアレイ３，４を備えている。また、１２は
３次元形状の測定対象物である。上記測定対象物１２と
形状測定部６との間には、対物レンズ１０及び接眼レン
ズ１１が順に配置されている。このうち、対物レンズ１
０の焦点距離はf1、接眼レンズ１１の焦点距離はf2であ
り、両レンズ１０，１１間の間隔はＤである。また、結
像レンズ１，２と接眼レンズ１１との間の間隔はｄであ
る。
【００２７】上記構成において、対物レンズ１０により
測定対象物１２の実像２１が図示のように形成される。
このとき、対物レンズ１０の像側焦点ｐbから実像２１
までの距離x'1は、対物レンズ１０の焦点距離f1と、測
定対象物１２から対物レンズ１０の対象物側焦点ｐaま
での距離x1とから、数式８により求められる。
測定対象物１２の実像２１が図示のように形成される。
このとき、対物レンズ１０の像側焦点ｐbから実像２１
までの距離x'1は、対物レンズ１０の焦点距離f1と、測
定対象物１２から対物レンズ１０の対象物側焦点ｐaま
での距離x1とから、数式８により求められる。
【００２８】
【数８】x'1＝−（f1）2／x1
【００２９】一方、接眼レンズ１１によって実像２１の
虚像２２が図示のように形成される。このとき、接眼レ
ンズ１１の像側焦点ｐdから虚像２２までの距離x'2は、
接眼レンズ１１の焦点距離f2と、実像２１から接眼レン
ズ１１の対象物側焦点ｐcまでの距離x2とから、数式９
により求められる。なお、実像２１は接眼レンズ１１の
対象物側焦点ｐcよりも接眼レンズ１１側にできている
ので、実像２１と同じ側に虚像２２となって現れる。
虚像２２が図示のように形成される。このとき、接眼レ
ンズ１１の像側焦点ｐdから虚像２２までの距離x'2は、
接眼レンズ１１の焦点距離f2と、実像２１から接眼レン
ズ１１の対象物側焦点ｐcまでの距離x2とから、数式９
により求められる。なお、実像２１は接眼レンズ１１の
対象物側焦点ｐcよりも接眼レンズ１１側にできている
ので、実像２１と同じ側に虚像２２となって現れる。
【００３０】
【数９】x'2＝−（f2）2／x2
【００３１】上記数式８及び数式９における負号は結像
位置を考慮したものであり、距離x'1，x'2の長さだけを
考える場合には、それぞれ以下の数式１０、数式１１と
なる。
位置を考慮したものであり、距離x'1，x'2の長さだけを
考える場合には、それぞれ以下の数式１０、数式１１と
なる。
【００３２】
【数１０】x'1＝（f1）2／x1
【００３３】
【数１１】x'2＝（f2）2／x2
【００３４】ここで、形状測定部６（結像レンズ１，
２）から虚像２２までの距離ｙは、結像レンズ１，２と
接眼レンズ１１との間の間隔ｄを用いて、数式１２によ
って表される。
２）から虚像２２までの距離ｙは、結像レンズ１，２と
接眼レンズ１１との間の間隔ｄを用いて、数式１２によ
って表される。
【００３５】
【数１２】ｙ＝x'2−f2＋ｄ
【００３６】上記数式１２を、前述の数式１０、数式１
１、更には、次式 x2＝f1＋f2＋x'1−Ｄ＝f1＋f2（f1）2／x1−Ｄ を用いて変形すると、数式１３が得られる。
１、更には、次式 x2＝f1＋f2＋x'1−Ｄ＝f1＋f2（f1）2／x1−Ｄ を用いて変形すると、数式１３が得られる。
【００３７】
【数１３】ｙ＝(f2)2・x1＋(d−f2){(f1＋f2−D)・x1＋
(f1)2}／{(f1＋f2−D)・x1＋(f1)2}
(f1)2}／{(f1＋f2−D)・x1＋(f1)2}
【００３８】簡単にするため、Ｄ＝f1＋f2とする（つま
り、対物レンズ１０の接眼レンズ側１１の焦点ｐbと、
接眼レンズ１１の対物レンズ１０側の焦点ｐcとをほぼ
一致させる）と、数式１３は数式１４のようになる。な
お、これは請求項２に記載した発明の実施形態に相当す
る。
り、対物レンズ１０の接眼レンズ側１１の焦点ｐbと、
接眼レンズ１１の対物レンズ１０側の焦点ｐcとをほぼ
一致させる）と、数式１３は数式１４のようになる。な
お、これは請求項２に記載した発明の実施形態に相当す
る。
【００３９】
【数１４】ｙ＝（f2／f1）2・x1＋ｄ−f2
【００４０】数式１４の両辺をx1で微分すると、数式１
５が得られる。
５が得られる。
【００４１】
【数１５】ｄｙ／ｄ（x1）＝（f2／f1）2
【００４２】数式１５は、微小な測定対象物１２の形状
変化を、（f2／f1）2倍に増幅して撮像できることを示
している。従って、測定対象物１２の形状変化を、形状
測定部６の測距範囲に適した大きさまで増幅するように
焦点距離f1，f2を適当な値に選ぶことにより、微小な対
象物に対しても精度よく３次元形状を測定することがで
きる。なお、図１において、２３は左右のセンサアレイ
３，４のウィンドウに結像した像データである。
変化を、（f2／f1）2倍に増幅して撮像できることを示
している。従って、測定対象物１２の形状変化を、形状
測定部６の測距範囲に適した大きさまで増幅するように
焦点距離f1，f2を適当な値に選ぶことにより、微小な対
象物に対しても精度よく３次元形状を測定することがで
きる。なお、図１において、２３は左右のセンサアレイ
３，４のウィンドウに結像した像データである。
【００４３】すなわち、本実施形態では、ステレオ法に
よる３次元形状測定部６の一対の測定レンズ１，２と測
定対象物１２との間に、対物レンズ１０及び接眼レンズ
１１からなる拡大光学系を配置することにより、測定対
象物１２の拡大された虚像２２を遠方に置いて測定する
ことになる。これにより、一対の結像レンズ１，２の焦
点距離を短くしたり基線長を長くするといった３次元形
状測定部６自体の設計変更による精度向上策をとらなく
ても、単に拡大光学系の追加のみによって測定精度を向
上させることが可能である。
よる３次元形状測定部６の一対の測定レンズ１，２と測
定対象物１２との間に、対物レンズ１０及び接眼レンズ
１１からなる拡大光学系を配置することにより、測定対
象物１２の拡大された虚像２２を遠方に置いて測定する
ことになる。これにより、一対の結像レンズ１，２の焦
点距離を短くしたり基線長を長くするといった３次元形
状測定部６自体の設計変更による精度向上策をとらなく
ても、単に拡大光学系の追加のみによって測定精度を向
上させることが可能である。
【００４４】なお、実施形態の拡大光学系では、対物レ
ンズ及び接眼レンズをそれぞれ１枚としたが、これらは
各々一群（複数枚）の対物レンズ及び接眼レンズでも良
い。また、１枚の拡大レンズ（ルーペ）または一群（複
数枚）の拡大レンズを使用して測定対象物の実像を測定
するような拡大光学系を構成しても良い。
ンズ及び接眼レンズをそれぞれ１枚としたが、これらは
各々一群（複数枚）の対物レンズ及び接眼レンズでも良
い。また、１枚の拡大レンズ（ルーペ）または一群（複
数枚）の拡大レンズを使用して測定対象物の実像を測定
するような拡大光学系を構成しても良い。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の３
次元形状測定部に拡大光学系を追加するだけの簡単な構
成により、微小な対象物に対しても、各センサアレイの
ウィンドウごとの対象物までの距離分布から、測定対象
物の３次元形状を高精度に測定することができる。
次元形状測定部に拡大光学系を追加するだけの簡単な構
成により、微小な対象物に対しても、各センサアレイの
ウィンドウごとの対象物までの距離分布から、測定対象
物の３次元形状を高精度に測定することができる。
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】従来の３次元形状測定装置を示す構成図であ
る。
る。
【図３】距離検出の原理説明図である。
【図４】距離検出の動作説明図である。
１，２ 結像レンズ ３，４ 光センサアレイ ５ 信号処理部 ６ ３次元形状測定部 ７ 距離検出回路 １０ 対物レンズ １１ 接眼レンズ １２ 測定対象物 ２１ 実像 ２２ 虚像 ２３ 像データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA53 DD03 FF05 JJ03 JJ05 JJ26 LL04 LL10 QQ03 QQ24 QQ31 2F112 AC06 BA06 CA08 DA05 DA32 FA03 FA07 FA19 FA35
Claims (2)
- 【請求項１】 互いに平行な光軸を持つ一対の結像レン
ズと、前記各結像レンズに対応してそれぞれの焦点上に
並設された複数の光センサアレイとを有し、各光センサ
アレイ上に設定された複数の測定ウインドウにおける測
定対象物の像データからステレオ法の原理により測定対
象物の各部までの距離を各々測定し、これらの距離分布
に基づいて測定対象物の３次元形状を測定する形状測定
部を備えた３次元形状測定装置において、 前記結像レンズと測定対象物との間に、測定対象物の像
を拡大して前記測定ウィンドウに結像させる拡大光学系
を備えたことを特徴とする３次元形状測定装置。 - 【請求項２】 請求項1記載の３次元形状測定装置にお
いて、 前記拡大光学系を、焦点距離が短く、かつ測定対象物側
に配置される対物レンズと、この対物レンズよりも焦点
距離が長く、かつ形状測定部側に配置される接眼レンズ
とによって構成するとともに、前記対物レンズの接眼レ
ンズ側の焦点と、前記接眼レンズの対物レンズ側の焦点
とをほぼ一致させたことを特徴とする３次元形状測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061402A JP2000258139A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | ３次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061402A JP2000258139A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | ３次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258139A true JP2000258139A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13170122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11061402A Pending JP2000258139A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | ３次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000258139A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183181A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Nikon Corp | ３次元形状測定装置 |
| US10114207B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-10-30 | Olympus Corporation | Apparatus and method for obtaining three-dimensional information |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP11061402A patent/JP2000258139A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183181A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Nikon Corp | ３次元形状測定装置 |
| US10114207B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-10-30 | Olympus Corporation | Apparatus and method for obtaining three-dimensional information |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050113 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050914 |