JP2003527582A - テレセントリック・プロジェクタを有する位相プロフィル測定システム - Google Patents

テレセントリック・プロジェクタを有する位相プロフィル測定システム

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JP2003527582A JP2001552053A JP2001552053A JP2003527582A JP 2003527582 A JP2003527582 A JP 2003527582A JP 2001552053 A JP2001552053 A JP 2001552053A JP 2001552053 A JP2001552053 A JP 2001552053A JP 2003527582 A JP2003527582 A JP 2003527582A
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Abstract

(57)【要約】 テレセントリック・プロジェクタを有する位相プロフィル測定システムを提供する。 【解決手段】ターゲット（２２）表面の高さを評価する光学システム（１０）は、光を投射する光プロジェクタ（３０）を含む。光は、パターン化されたレクチル（３２）とプロジェクタレンズ（３４）を通過し、パターンの像でターゲット（２２）を照射する。光は、レクチル（３２）とプロジェクタレンズ（３４）との間をテレセントリックに投射され、カメラ（４２）は、受光光路に沿って配置される。カメラ（４２）は、受光レンズ（４０）を通してターゲット（２２）の像を受ける。ターゲット（２２）とパターンは、互いに他に対して少なくとも３回移動し、カメラ（４２）は、少なくとも３つの位置の各々においてターゲット（２２）の像を取得する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、３次元物体表面の高さ変化の測定に関する。詳細には、本発明は、
位相プロフィル測定システムに関する。
【０００２】 ３次元物体表面のマッピングは、広範囲の分野における多くの用途を有する。
これにより得られる結果は、物体、物体位置、物体サイズおよび形状を識別する
ために使用される。このデータは、自動化システムへの入力としても使用される
。
【０００３】 表面プロフィルの決定に使用される多くの非接触技術がある。例えば、米国特
許第４，６４１，９７２号および第５，６４６，７３３号には、物体表面上にフ
リンジパターンを投射するシステムが記載されている。物体上のフリンジパター
ンの位相を測定することにより、表面プロフィルが決定される。一般に、このよ
うなシステムは、物体上に複数の位相でフリンジパターンを投射し、それら位相
の各々における物体の像を取得する。位相変位は、物体の物理的転位により、あ
るいはフリンジパターン生成用の投射光学系の操作により得られる。
【０００４】 このようなシステムを、例えば、自動化して使用する場合、それらシステムは
、測定精度および測定再現性の両方で高い信頼性を持って高速に作動することが
特に望ましい。比較的小さい形態サイズをマッピングするとき、これらの目的を
達成することは特に困難である。ここで使用された再現性という用語は、測定器
の視野内の異なる角度および異なる位置において、物体の高さ、容積あるいは面
積の測定値がシステムに表示されるときの変動を指す。システムの速度は、単位
時間当りの検査面積を指す。一般にシステムの速度は、再現性を犠牲にすること
により向上できる。
【０００５】 発明の概要 ターゲット表面の高さを評価する光学システムは、光を投射するための光プロ
ジェクタを含む。光は、パターン化されたレチクルとプロジェクタレンズを通過
し、正弦波状に強度が変化するパターンの像（イメージ）でターゲットを照射す
る。光は、レクチルとプロジェクタレンズとの間にテレセントリック（telecent
ric）に投射され、カメラは、受光光路に沿って配置される。カメラは、受光レ
ンズを通してターゲットの像を受ける。ターゲットとパターンは、互いに他に対
して少なくとも３回移動し、カメラは、各位置において物体の像を取得する。プ
ロセッサは、像を受け取り、それに応じて高さを評価する。
【０００６】 本発明の好ましい実施形態では、プロジェクタのレンズは、レクチル側および
ターゲット側の両方でテレセントリックであり、カメラレンズは、ターゲット側
でテレセントリックである。別の実施形態では、プロジェクタと受光光路とで一
致する垂直ひとみ高さを含み、それにより計算上の複雑さを増大させることなく
再現性をさらに向上させる。最後の実施形態では、回転屈折体がレクチルとプロ
ジェクタレンズとの間に配置される。
【０００７】 図面の簡単な説明 図１Ａは、本発明の１つの実施形態による位相プロフィル測定システムを示す
簡略ブロック図である。 図１Ｂは、一致ひとみ光学系の概念を示す。 図２は、フリンジパターンを推移させる回転屈折体を組み込んだ、他の位相プ
ロフィル測定システムを示す簡略ブロック図である。
【０００８】 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、一般的には図１および２に示される位相プロフィル測定システム１
０を含む。一般に、位相プロフィル測定システム１０は、フリンジプロジェクタ
１２、像作成システム１４、コントローラ１６、およびデータプロセッサ１８を
含む。システム１０は、本発明のいくつかの態様を例示しており、高速かつ優れ
た再現性を実現するために、それらを単独または組合せて作動させることができ
る。
【０００９】 プロジェクタ１２は、例えばフラッシュランプから成るパルス光源３０を含む
。光源３０は、パルス光出力をレクチル３２に提供する。レクチル３２は、例え
ば、周期的パターンを持つ部分的に不透明なレクチルから成り、これは、正弦状
フリンジパターンを発生するために使用される。レクチル３２からの光は、正弦
波状光（フリンジ）パターン３６を形成するプロジェクタレンズ３４を通してタ
ーゲット２２に向けられる。反射光３８は、カメラレンズ４０で受光され、デジ
タルカメラ４２の方に向けられる。カメラ４２からの出力は、データプロセッサ
１８に与えられ、プロセッサは、これに応答して前述の高さデータ２０を生成す
る。システム１０は、コントローラ１６により制御される。
【００１０】 フリンジプロジェクタ１２は、少なくとも３つのフリンジパターン間の位相変
位をもって少なくとも３回ターゲット２２を照射する。ターゲント上にｉ番目に
投射されるフリンジパターンの強度データは、次のように変化する。
【００１１】
【数１】 ここで、Ｉi（ｘ、ｙ）は、デジタルカメラ４２を露光するターゲット座標（ｘ
、ｙ）における光強度であり；Ｒ（ｘ、ｙ）は、ターゲット２２の反射率に比例
するものであり；Ｍ（ｘ、ｙ）は、フリンジパターン変調であり；ｆx、ｆyおよ
びｆzは、ターゲット近くのフリンジパターン空間周波数であり；φiは、ｉ番目
の位相であり、ｚ（ｘ、ｙ）は、ターゲット高さである。ターゲット高さの変化
は、フリンジパターンの位相変化ｆz・ｚ（ｘ、ｙ）を生じさせる。３つあるい
はそれ以上の像Ｉi（ｘ、ｙ）と、既知のフリンジプロジェクタ特性ｆx、ｆy、
ｆzと、φiとを使用して、データプロセッサ１８は、高さデータ２０、ｚ（ｘ，
ｙ）を計算する。
【００１２】 ３つあるいはそれ以上の像からの強度データＩi（ｘ，ｙ）は、システム１０
が正確かつ再現性良く高さデータを生成するために、ターゲット２２上のほぼ同
一の物理的位置（ｘ，ｙ）からの強度を表わさなければならない。つまり、像は
ほぼ共通位置でなければならない。回路基板検査用途では、像は通常、約数ミク
ロンのピクセルサイズよりかなり小さい寸法に至るまで共通位置でなければなら
ない。露光の間にターゲット２２がｘまたはｙにおいて移動される場合には、デ
ータプロセッサによる能動的な共通位置決めが実行されなければならない。
【００１３】 動作中、プロジェクタ１２は、ターゲット２２に対し３つあるいはそれ以上の
位相において光を投射する。位相調整は、ターゲットに対してフリンジパターン
を推移させる任意の方法により実行される。１つの方法は、カメラとターゲット
を互いに他に関し、（ｘ，ｙ）で一定位置に維持し、フリンジパターンを移動さ
せることである。この方法は、像作成システム１４およびプロジェクタ１２の両
方に関してターゲットをｚ方向に移動させ、レクチルを移動させることにより、
あるいは屈折体を回転させる（本明細書で詳細に述べるように）ことにより達成
される。
【００１４】 フリンジパターンの位相を変化させる別の方法は、プロジェクタ１２および像
作成システム１４に対してターゲット２２をｘまたはｙ方向に移動させることで
ある。例えば、ターゲット２２を可動台２３上に配置することができる。位置エ
ンコーダ２５は、台２３の位置を検出してコントローラ１６にフィードバックを
与える。デジタルカメラ４２および光源３０は、台２３の位置の関数として作動
する。
【００１５】 この実施形態では、カメラ４２に対するターゲット２２の運動は、高度な時間
的安定性を持つ必要がない。したがって、カメラ４２からの像は、ターゲット２
２の位置に総ピクセル距離で依存し、露光される像の共通位置決めは、データプ
ロセッサ１８内のデータを移動させるだけで可能になる。好ましくは、ターゲッ
ト２２の運動は、カメラのピクセル軸に沿って相対的に直線状であり、露光は、
ターゲット位置に正確に依存する。全位置誤差が十分小さい限り、このシステム
は、プロセッサ１８内でのピクセル強度データの補間を必要とすることなく、所
望レベルの再現性を与える。このようなデータ補間は、長い処理時間を必要とし
、結果的にシステムの動作を遅らせる。パルス化された光の継続時間が十分短く
て、像を“フリーズ（freeze）”できる場合は、像取得を実行するのに、カメラ
４２に対するターゲット２２の移動を停止させる必要はない。連続運動は、シス
テム全体の処理能力を向上させ、運動制御を簡単にする。
【００１６】 デジタルカメラ４２は、露光の間の移動がある場合、走査方向における視野よ
りわずかに大きいサイズの２次元ＣＣＤアレイである。（ＣＣＤの幅は、視野の
幅により要求される広さと同じであればよい。）このカメラは、所定位相の像を
高速（約１ミリ秒）で取得し、蓄えるように構成される。プロセッサ１８は、３
つあるいはそれ以上の像を適宜受け取り、２つの方法の１つを使用して３つの像
を関連付ける。ターゲット２２が像作成システム１４に対して移動するとき、プ
ロセッサ１８は、各々がわずかに変化した像である３つあるいはそれ以上の像を
共通位置決めしなければならない。位相変位が屈折体の回転、レクチルの移動、
あるいはｚ方向のターゲットの移動によりなされ、かつターゲット２２が像作成
システム１４に対し一定の（ｘ，ｙ）に維持される場合、像は本質的に共通位置
であり、したがってＣＣＤアレイ内のどの１つのピクセルも３つの像の各々内の
同一ターゲット領域を表わす。３つの像が与えられたときに、高さを求めるアル
ゴリズムは、米国特許出願０９／５２４，１３３に記載されている。前記出願は
、本発明出願の譲受人が所有しており、本明細書に組み込まれて参照される。
【００１７】 レクチル３２は、投射レンズの光軸に対してある角度で傾けられることにより
、ターゲット２２の視野全体に渡りフリンジパターンの焦点合わせを維持する。
非テレセントリック光学系で、光軸からレクチルおよび物体平面を傾斜させるこ
とは、投影されるフリンジパターンに非アフィンひずみを発生させ、それにより
ｆｘおよびｆｙは（ｘ，ｙ）の関数になる。ターゲット２２上のフリンジパター
ンの非アフィンひずみは、視野全体に渡る高さ計算に不一致を引き起こす。シス
テム１０は、レクチル３２とプロジェクタレンズ３４との間にテレセントリック
に光を投射する。テレセントリックレンズは、レクチルと同様に、レンズ開口全
体のどの点においても物体の一定視野角を維持する。視野角がレクチル全体に渡
り一定であるため、このテレセントリック構成は、レクチル３２が傾斜すること
を許容する一方で、投影されるフリンジパターンに線形ひずみだけを発生させる
。もちろん、ターゲットが投射レンズの光軸に対し傾斜しているため、わずかな
非アフィンひずみがターゲット上のフリンジパターンに発生する。わずかな残留
ひずみは、フリンジプロジェクタの適当な設計により、あるいは製作されるレク
チルパターンに補正を導入することにより許容できるレベルに低減することがで
きる。さらに、レクチル側がテレセントリックであることにより、レクチルの機
械的な位置決め精度は臨界的でなくなる。この理由は、軸方向の位置決め誤差だ
けがフリンジの焦点ずれを発生し、半径方向の位置決め誤差が非アフィンひずみ
の２次変化だけを発生するからである。システム１０は、小さいひずみを持ち、
この場合、カメラおよびプロジェクタ側の幾何学的誤差は、フリンジパターンの
周期に比較して小さい。低減されたひずみは、システム１０の作用空間（すなわ
ち、視野および焦点深度により規定される容積）全体に渡る再現性を改善する。
レクチル側がテレセントリックでない場合、一般に、時間を要するデータ処理で
ひずみを補正するか、あるいは大幅に補正された精密なレクチルを使用するかし
なければならない。
【００１８】 レクチルパターンは、実質的に以下の式で決定される、座標（ｕ，ｖ）を持つ
レクチルの平面内の関数ｔ（ｕ，ｖ）で示される透過率を有する。
【００１９】
【数２】 ここで、Δｖは、ｖ方向におけるプロジェクタレンズの点広がり関数に関係する
ものであり、ｆuはｕ方向におけるフリンジ周波数であり、Ｍは変調値であって
、１より小さいが１に近いことが望ましい値である。
【００２０】 ｖ方向に一定の透過率を有するグレーレベルレクチルによって式２を満たすこ
とができるが、そのようなレクチルは、均一な小さい高調波ひずみを持つように
製作することが困難である。フリンジパターンにおけるどの高調波ひずみも再構
成される高さに誤差を発生させるため、グレーレベルレクチルは望ましくない。
好ましい実施形態では、この問題は、Δｖが適当な大きさになるようにｖ方向に
意図的な非点収差を導入することにより解決される。この場合、レクチルは、ｖ
方向において一定の透過を持つ必要はなく、その代わりに、（２）に従って積分
して正弦波になる任意の２レベルパターンでよい。これは、ほぼゼロの高調波ひ
ずみを持ってターゲット２２上に所望の正弦波フリンジを生成する。好ましくは
、レクチル３２上のパターン化された形態は、製作時に確実に再生産できるよう
に十分大きい。他の投射方法、例えばΔｖよりかなり小さいピッチの中間調レク
チルパターンを持つ無収差投射レンズによる方法も可能であるが、これらの方法
は、製作上の公差や回折から生じる、２レベルパターンの実効エッジ位置のわず
かの変化によって高調波ひずみが発生するので好ましいものではない。
【００２１】 式１から明らかなように、システム１０の測定の再現性は、像作成システム１
４の作用空間（視野および焦点深度の全体）内におけるｆｚの変化に大きく影響
される。理想的には、ｆzは、作用空間全体に渡り実質的に一定であり、ターゲ
ット高さの形態は、作用空間全体に渡り実質的に同一位相変位ｆz・ｚを発生す
る。一般に、小ひずみプロジェクタレンズと小ひずみカメラレンズとを使用する
場合でも、幾何的要因により作用空間全体に渡り大きいｆz変化量が残存する。
プロジェクタレンズ４３およびカメラレンズ４０の両方の設計形体により、視野
全体または作用空間内のｆz変化を除去できる。
【００２２】 本発明の１つの実施形態では、ターゲット２２とプロジェクタの光出射ひとみ
との間の垂直方向距離は、ターゲット２２と像作成システム１４の光入射ひとみ
との間の垂直方向距離に実質的に等しい。図１Ｂは一致ひとみ方式の概念を示し
、特定構成要素を識別する、図１Ａからの参照指示番号を有する。１組の光線１
００は、プロジェクタ出射ひとみと呼ばれる空間幾何学上の点から出て、プロジ
ェクタレンズ３４を通過し、最終的にターゲット２２上に入射する正弦波光パタ
ーン３６を形成する。公知のように、ターゲット２２の領域内のフリンジパター
ンの視野を垂直距離を通して少なくとも２回近似的に測定することにより、およ
び相似三角形の概念を適用することにより、プロジェクタ出射ひとみ１０２の位
置を計算できる。
【００２３】 正弦波光パターン３６の光は、ターゲット２２で反射し、反射光３８を形成す
る。反射光は、カメラレンズ４０を通過し、この光線１０３が収束する空間内の
点はカメラ入射ひとみ１０４と呼ばれる。ターゲット２２の高さ変化は、フリン
ジパターン内に位相推移ｆz・ｚを生成し、この位相推移は、一致ひとみ方式の
場合には、像作成システム１４の視野内のターゲット２２の位置に実質的に無関
係である。この一致ひとみ方式は、データプロセッサ１８で実行される補正計算
に従属される追加の複雑な視野を要求することなく、測定システム１０の再現性
を改善する。システム１０により測定されるターゲット高さは、速度を犠牲にす
ることなく視野全体に渡りほぼ一定である。
【００２４】 本発明の好ましい別の実施形態では、レンズ３４は、レクチル側およびターゲ
ット側の両方でテレセントリックである。さらに、カメラレンズ４０は、ターゲ
ット側でテレセントリックである。プロジェクタ出射ひとみ１０２とカメラ入射
ひとみ１０４は、無限大に設定され、したがって光パターン３６内の主光線は、
相互に実質的に平行であり、また、反射光３８内の主光線もまた相互に実質的に
平行である。この２重テレセントリック構成により、投射フリンジパターンの主
光線と反射像光との間の角度は、作用空間全体に渡り実質的に一定である。さら
に、カメラ像の倍率は、作用空間全体に渡り一定である。このような実施形態で
は、ひずみが適度に小さい値に維持されている限り、再現性はさらに向上する。
なぜなら、高さ、容積、および面積計算は、視野内および焦点深度の全体を通し
てターゲット２２の位置に無関係であり、追加の位置依存補正を使用する必要が
ないからである。簡単化された計算は、システム１０の速度を増大させる。他の
利点は、プリント回路基板の基準の測定が作用空間内のターゲット２２の位置に
無関係であることである。
【００２５】 図２は他の実施形態を示し、この実施形態ではレクチル３２とプロジェクタレ
ンズ３４との間に回転屈折体５０を備えている。代替方法では、屈折体５０は、
レンズ３４とターゲット２２との間に、好ましくはテレセントリック空間内に配
置される。このような実施形態では、屈折体５０は、軸Ａのまわり（用紙の平面
に垂直）に回転し、ターゲット２２上に投射されるフリンジパターンに位相推移
を生じさせる。屈折体５０は、例えば平行板窓から成る。光に対する窓の角度θ
は、以下の関係に従うフリンジ変位ｄを発生させる。
【００２６】
【数３】 ここで、ｔは、窓の厚さ、ｎは、窓の屈折率である。光源３０およびカメラ４２
は、コントローラ１６により連係して作動され、かつ回転速度が実質的に一定と
仮定し、時間の関数としてストローブ（strobing）するか、あるいは屈折体５０
の角度位置の関数としてストローブするかのどちらかにより、屈折体５０の角度
に同期させられる。回転屈折体５０がテレセントリック空間内に配置されるとき
、入射角θは、屈折体の全域で一定であり、したがって位相変位は、視野内にお
ける位置に無関係である。その上、回転屈折体は、ストローブ位置間の角度を調
整することにより種々のフリンジ波長に適応できる。さらに、回転速度を制御す
ることにより露光間の種々の時間に適応できる。屈折体を回転させる可能な手段
は、屈折体を；スピンニング・モータ、共振ガルバノメータ、サーボガルバノメ
ータ、その他の類似の機構のシャフトに取り付けることである。
【００２７】 本発明を好ましい実施形態により述べてきたが、当業者には本発明の精神と範
囲とを逸脱することなく形態および細部の変更が可能であることが、理解される
であろう。本明細書で使用された光という用語は、任意の波長の放射を指すもの
である。本明細書で述べられた特定の光学および構成は、単に例としてだけ示さ
れるものであり、当業者には本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの
その他の光学およびシステム構成を使用できることが理解されるであろう。種々
の技術が、当技術分野で公知のようにフリンジパターンを生成するために使用で
きる。さらに、本発明は、任意のデータプロセッサ１８あるいは適正な処理アル
ゴリズムを使用して実行できる。さらに、任意の適正な光源（非干渉性またはそ
の他）または光学技術が、本明細書で述べられた光ビームを発生するために使用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の１つの実施形態による位相プロフィル測定システムを示す簡略ブロッ
ク図である。
【図１Ｂ】 一致ひとみ光学系の概念を示す。
【図２】 フリンジパターンを推移させる回転屈折体を組み込んだ、他の位相プロフィル
測定システムを示す簡略ブロック図である。
【符号の説明】
１０……位相プロフィル測定システム、１２……フリンジプロジェクタ、１４
……像作成システム、１６……コントローラ、１８……データプロセッサ、２０
……高さデータ、２２……ターゲット、２３……可動台、２５……位置エンコー
ダ、３０……パルス光源、３２……レクチル、３４……プロジェクタレンズ、３
６……正弦波光パターン、３８……反射光、４０……カメラレンズ、４２……デ
ジタルカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ４００ Ｇ０６Ｔ 1/00 ４２０Ａ ４２０ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｅ (31)優先権主張番号 ０９／５２４，１３３ (32)優先日 平成12年３月10日(2000．3．10) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＤＥ，ＧＢ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 フィッシュベイン，デビッド アメリカ合衆国 55345 ミネソタ州、ミ ネトンカ、ウェストゲート ロード 4815 (72)発明者 ホーガン，カール，イー． アメリカ合衆国 55105 ミネソタ州、セ ント ポール、グッドリッチ アヴェニュ ー 2031 Ｆターム(参考） 2F065 AA09 AA24 AA58 AA59 DD06 EE00 EE08 FF08 FF67 GG08 HH06 HH07 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL41 LL59 PP12 PP23 QQ17 QQ26 2H087 KA12 LA01 NA02 PA01 PA17 PB01 RA00 RA35 RA45 5B047 AA07 AA12 BA02 BB04 BC05 BC12 BC14 CA04 CA14 CB09 DC09 5B057 AA03 BA02 BA15 BA19 DA01 DB03 DB09 DC03 DC09

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ターゲットの表面の高さを評価する光学システムであって、 光を投射する光プロジェクタであり、光は、パターン化されたレクチルとプロ
    ジェクタレンズを通過して前記パターンの像をもってターゲットを照射し、前記
    光は、前記レクチルと前記プロジェクタレンズとの間にテレセントリックに投射
    される、光プロジェクタと、 受光光路に沿って配置されたカメラであり、前記カメラは、受光レンズを通し
    て前記ターゲットの像を受けるように適合され、前記ターゲットと前記パターン
    とは、互いに他に対して少なくとも３つの位置に移動するように適合され、さら
    に前記カメラは、前記少なくとも３つの位置の各々における物体の像を取得する
    ように適合されている、カメラと、を備えた光学システム。
  2. 【請求項２】 前記ターゲットは、台上に配置され、前記パターンの像が静
    止している間に前記台が移動する、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記台に結合されて符号化出力を提供するエンコーダと、 前記光プロジェクタ用の制御電子回路であり、前記電子回路は、前記符号化出
    力の関数として選択的に前記光プロジェクタを付勢する、制御電子回路と、をさ
    らに備えた請求項２に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 調整可能な屈折体が前記レクチルと前記プロジェクタレンズ
    との間に配置され、前記屈折体は、前記ターゲットに対してフリンジパターンを
    選択的に移動させるように適合された、請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記調整可能な屈折体は、回転屈折体から成る、請求項４に
    記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記調整可能な屈折体は、ガルバノメータ屈折体から成る、
    請求項４に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記受光レンズと前記ターゲットとの間を通過する光は、テ
    レセントリックである、請求項１に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記受光レンズは、入射ひとみを有し、前記プロジェクタレ
    ンズは、出射ひとみを有し、前記ターゲットに対する前記ひとみのどちらの垂直
    距離も実質的に同一である、請求項１に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記ひとみが前記ターゲットから任意の実質的に無限大の距
    離に設定された、請求項８に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記プロジェクタレンズと前記ターゲットとの間を通過す
    る光がテレセントリックである、請求項１に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 屈折体が前記プロジェクタレンズと前記ターゲットとの間
    に配置されており、前記屈折体は、前記パターンに対して向けられた回転軸を有
    し、それにより前記屈折体が回転するとき、前記フリンジパターンが物体上を移
    動する、請求項１０に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記プロジェクタレンズは、非点収差を有する、請求項１
    に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記光プロジェクタからの前記光パターンは、第１高さで
    前記プロジェクタから出射され、前記カメラは、第２高さに設定され、前記第１
    および第２高さは、実質的に等しい、請求項１に記載の光学システム。
  14. 【請求項１４】 前記光プロジェクタは、フラッシュランプを含む、請求項
    １に記載の光学システム。
  15. 【請求項１５】 前記レクチルは、その上に周期的パターンを含む、請求項
    １に記載の光学システム。
  16. 【請求項１６】 前記パターンは、非点収差を有し、それによりターゲット
    上に正弦波形状のフリンジが形成される、請求項１５に記載の光学システム。
  17. 【請求項１７】 前記レクチルは、光がそこを通過するときに複数の位置に
    回転するように適合された屈折体を備え、各位置は、前記パターンの像の異なる
    位相に対応する、請求項１に記載の光学システム。
  18. 【請求項１８】 システムに対し前記ターゲットを移動させるように構成さ
    れた運動機構と、 前記ターゲットの位置を符号化するように構成されたエンコーダであり、前記
    光プロジェクタが前記ターゲットの位置の関数として作動する、エンコーダと、
    をさらに備えた、請求項１に記載の光学システム。
  19. 【請求項１９】 ターゲットの表面の高さを評価する方法であって、 パターン化されたレクチルを通してプロジェクタから光を投射して、フリンジ
    パターンを形成することと、 前記フリンジパターンを前記ターゲットに向けることと、 前記フリンジパターンと前記ターゲットとの相対位置を少なくとも３つの位置
    に変化させることと、 前記ターゲット上に投射された前記フリンジパターンを前記少なくとも３つの
    位置において撮像することと、 前記撮像の関数として前記ターゲット高さを測定することであり、前記光が前
    記レクチルと前記プロジェクタとの間にテレセントリックに投射されること、を
    含む方法。
  20. 【請求項２０】 前記フリンジパターンの相対位置を変化させることが、前
    記レクチルを回転させることを含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 ターゲット位置の関数として光を投射するステップを始動
    することを含む、請求項１９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記撮像がテレセントリックである、請求項１９に記載の
    方法。
  23. 【請求項２３】 非点収差プロジェクタレンズを使用して光を投射すること
    を含む、請求項１９に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記フリンジパターンが撮像される第２点からほぼ垂直に
    等距離の第１点から光が投射される、請求項１９に記載の方法。
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