JP2010181299A - 三次元計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度の低下を抑制することのできる三次元計測装置を提供する。
【解決手段】三次元計測装置を具備する基板検査装置は、クリームハンダの印刷されてなるプリント基板の表面に対し、縞状のパターン光と光強度及び位相が一定の均一光を照射する照射装置と、プリント基板上の照射された部分を撮像するＣＣＤカメラと、撮像された画像データに基づきプリント基板上の計測対象点における高さ計測を行う制御装置とを備えている。制御装置は、各画像データ毎に均一光が照射された補正エリア５１内にて検出されるプリント基板上のマーク７０の位置を特定し、これらの相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレ量（Δｘ，Δｙ）を補正する。さらに、パターン光の位相ズレ量を補正した上で、プリント基板上の計測対象点における高さ計測を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、三次元計測装置に関するものである。

一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して三次元計測装置が用いられることがある。

近年、光を用いたいわゆる非接触式の三次元計測装置が種々提案されており、例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置に関する技術が提案されている。

当該位相シフト法を利用した三次元計測装置においては、光源と正弦波パターンのフィルタとの組み合わせからなる照射手段により、正弦波状（縞状）の光強度分布を有するパターン光を被計測物（この場合プリント基板）に照射する。そして、基板上の点を真上に配置した撮像手段を用いて観測する。撮像手段としては、レンズ及び撮像素子等からなるＣＣＤカメラ等が用いられる。この場合、画面上の計測対象点Ｐの光の強度Ｉは下式で与えられる。

Ｉ＝Ｂ＋Ａ・ｃｏｓφ
［但し、Ｂ：直流光ノイズ（オフセット成分）、Ａ：正弦波のコントラスト（反射率）、φ：物体の凹凸により与えられる位相］
このとき、パターン光を移動させて、位相を例えば４段階（φ＋０、φ＋π／２、φ＋π、φ＋３π／２）に変化させ、これらに対応する強度分布Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４をもつ画像を取り込み、下記式に基づいて変調分（高さを導出するための位置情報）θを求める。

θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｉ４−Ｉ２）／（Ｉ１−Ｉ３）｝
この変調分θを用いて、プリント基板上のクリームハンダ等の計測対象点Ｐの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が求められ、もって計測対象の三次元形状、特に高さが計測される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２７９３２９号公報

しかしながら、位相シフト法を利用した従来の三次元計測では、位相を例えば４段階に変化させる場合、各段階に対応する強度分布をもつ４通りの画像データを取得する必要がある。つまり、位相を変化させる度に撮像を行わなければならず、計測位置１箇所につき４回の撮像を行う必要があるため、この間に振動等の外的要因によりプリント基板の位置が載置台等の搬送手段上においてずれてしまうことがある。こうなると、搬送手段のエンコーダ等では正確な位置把握も位置補正もできなくなる。

位相シフト法では４通りの画像データの同一画素（座標）の輝度データを基に高さデータを算出する構成となっているため、上記のように４通りの画像を撮像する途中でプリント基板が一画素分でもずれてしまうと、所定部位の正確な高さが計測できなくなり、測定精度の低下を招くおそれがある。

なお、上記課題は、必ずしもプリント基板上に印刷されたクリームハンダ等の高さ計測に限らず、他の三次元計測装置の分野においても内在するものである。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度の低下を抑制することのできる三次元計測装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．少なくとも被計測物に対し、縞状の光強度分布を有しかつ複数通りに位相変化させたパターン光を照射可能な照射手段と、
前記パターン光の照射された前記被計測物からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
複数通りに位相変化させた前記パターン光を照射して前記撮像手段にて撮像された複数通りの画像データに基づき、位相シフト法により三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、
前記パターン光が照射される前記被計測物上の所定エリア内の少なくとも１箇所に対し、光強度及び位相が一定の均一光を照射可能に構成され、
前記画像処理手段は、
前記均一光が照射された特定エリア内にて検出される前記被計測物上の特定対象の位置を特定する特定対象検出手段と、
各画像データ毎に検出される前記特定対象の相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレを補正する位置ズレ補正手段と、
前記画像データ相互間の位置ズレ量を基に前記パターン光の位相ズレ量を補正した上で、前記位置ズレを補正した複数通りの画像データに基づき、前記被計測物上の計測対象点における高さ計測を行う演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。

上記手段１によれば、パターン光と合わせて、光強度及び位相が一定の均一光が照射される。これにより、パターン光の縞に邪魔されることなく、当該均一光が照射された特定エリア内にて被計測物上の特定対象、例えばプリント基板上の電極や、マーク、パターンなどを常に同じ態様で捉えることができ、当該特定対象の位置を特定することができる。

これにより、位相シフト法に係る複数通りの画像を撮像する間に被計測物の位置がずれてしまったとしても、本手段では、各画像データ毎に検出された特定対象の相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレ、すなわち被計測物の位置ズレを補正することができる。

また、被計測物の位置がずれてしまった場合、計測対象点に照射されるパターン光の縞もその分ずれた縞が照射されることとなる。これに鑑み、本手段では、パターン光の位相ズレ量を補正した上で、被計測物上の計測対象点における高さ計測を行う。

結果として、被計測物の位置ズレにより生じる画像データのズレを演算処理でソフト的に補正することができるため、計測精度の低下を抑制することができる。ひいては、被計測物が検査位置にて完全に停止せず多少揺れている状態においても計測が可能となるため、被計測物が停止するまでの待機時間を短くすることができ、全体として計測時間の短縮化を図ることができる。また、フレキシブル基板などのように完全には停止させることが難しい被計測物を計測する際にも有効である。

手段２．前記均一光が照射される特定エリアを複数備えたことを特徴とする手段１に記載の三次元計測装置。

上記手段２によれば、複数箇所で被計測物上の特定対象を検出することができ、被計測物が回転して位置ズレを起こした場合でも、それを検出することができる。

手段３．前記位置ズレ補正手段は、
前記複数通りの画像データのうちの所定の画像データに係る前記特定対象の位置を基準として、当該特定対象と他の画像データに係る前記特定対象との相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレを補正することを特徴とする手段１又は２に記載の三次元計測装置。

上記手段３によれば、所定の画像データに係る特定対象の位置を基準とした特定対象の相対位置関係を基に補正処理を行うことで、少なくとも基準となった所定の画像データに関しては補正処理を行う必要がなく、特定対象の絶対位置との比較により補正処理を行う構成などに比べて、処理の簡素化を図ることができる。

手段４．前記演算手段は、
前記位置ズレ量のうち前記パターン光の縞の方向と直交する方向の成分を基に、前記パターン光の位相ズレ量を算出することを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の三次元計測装置。

上記手段４によれば、位相ズレ量を別途計測しなくともよく、処理の簡素化を図ることができる。

手段５．前記撮像手段の矩形状の撮像視野の各辺に対し、前記パターン光の縞の方向が斜めに交わることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。

例えば、短冊状のラインごとに透過率或いは反射率を制御可能な液晶パネルを利用してパターン光及び均一光を照射する構成において、仮に撮像視野の所定辺に対して平行な縞を照射した場合には、一ライン全域を均一光の照射される特定エリアとしなければならない。これに対し、本手段５のように、撮像視野の各辺に対してパターン光の縞の角度を斜めにすれば、均一光の照射される特定エリアを、撮像視野のコーナー部の三角形の領域として設けることができ、その面積を比較的小さくすることができる。結果として、パターン光の照射される領域、すなわち三次元計測可能な領域の面積をより大きく確保することができ、ひいては効率の良い計測を行うことができる。

手段６．前記撮像視野の各辺に対し、前記パターン光の縞の方向が４５度で交わることを特徴とする手段５に記載の三次元計測装置。

上記手段６によれば、撮像視野のコーナー部において二等辺三角形状の特定エリアを設定することができ、当該コーナー部で直交する２辺の方向（Ｘ方向及びＹ方向）に対する位置ズレを偏りなく検出することができる。

一実施形態における基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。 基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、位相シフトするパターン光等を説明するための模式図である。 （ａ），（ｂ）は、画像データの位置ズレを説明するための模式図である。 別の実施形態に係るパターン光等を説明するための模式図である。 別の実施形態に係るパターン光等を説明するための模式図である。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における三次元計測装置を具備する基板検査装置１を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置１は、クリームハンダの印刷されてなる被計測物としてのプリント基板２を載置するための載置台３と、プリント基板２の表面に対し斜め上方から所定のパターン光を照射するための照射手段としての照明装置４と、プリント基板２上の前記照射された部分を撮像するための撮像手段としてのＣＣＤカメラ５と、基板検査装置１内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置６とを備えている。制御装置６が本実施形態における画像処理手段を構成する。

照明装置４は、公知の液晶光学シャッターを備えており、プリント基板２に対し、斜め上方から４分の１ピッチづつ位相変化する縞状のパターン光を照射可能となっている。本実施形態では、パターン光が、矩形状のプリント基板２の一対の辺と平行にＸ軸方向に沿って照射されるよう設定されている。つまり、パターン光の縞が、Ｘ軸方向に直交し、かつ、Ｙ軸方向に平行に照射される。

なお、照明装置４において、図示しない光源からの光は光ファイバーにより一対の集光レンズに導かれ、そこで平行光にされる。その平行光が、液晶素子を介して恒温制御装置内に配置された投影レンズに導かれる。そして、投影レンズから４つの位相変化するパターン光が照射される。このように、照明装置４に液晶光学シャッターが使用されていることによって、縞状のパターン光を作成した場合に、その照度が理想的な正弦波に近いものが得られ、これにより、三次元計測の計測分解能が向上するようになっている。また、パターン光の位相シフトの制御を電気的に行うことができ、制御系のコンパクト化を図ることができるようになっている。

また、本実施形態では、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、パターン光の矩形状の照射エリア５０には、その四隅のうち所定の対角線上に並ぶ２つコーナー部において、パターン光の位相変化に影響を受けず常に光強度（輝度）及び位相が一定の均一光が照射される特定エリアとして矩形状の補正エリア５１が設けられている。本実施形態では、パターン光の照射エリア５０とＣＣＤカメラ５の撮像視野（撮像領域）６０とが一致するように設定されている。照射エリア５０の一辺の長さは６．０ｍｍに設定されているのに対し、補正エリア５１の大きさは、一辺の長さが０．７５ｍｍに設定されている。

載置台３には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置６により駆動制御されることによって、載置台３上に載置されたプリント基板２が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。かかる構成により、ＣＣＤカメラ５の撮像視野６０、すなわち検査エリアを移動させることができるようになっている。なお、検査エリアは、ＣＣＤカメラ５の撮像視野６０の大きさを１単位としてプリント基板２の表面を予め分割しておいた中の１つのエリアである。

次に、制御装置６の電気的構成について説明する。

図２に示すように、制御装置６は、基板検査装置１全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成される「入力手段」としての入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する「表示手段」としての表示装置２３、ＣＣＤカメラ５による撮像に基づく画像データを記憶するための画像データ記憶装置２４、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置２５、各種情報を予め記憶しておく設定データ記憶装置２６を備えている。なお、これら各装置２２〜２６は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。

次に、制御装置６にて実行される三次元計測の処理内容を説明する。

制御装置６は、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、パターン光の照射エリア５０、すなわちＣＣＤカメラ５の撮像視野６０をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。

次に制御装置６は、照明装置４を駆動制御してパターン光及び均一光の照射を開始させると共に、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、このパターン光の位相を４分の１（「π／２」）ピッチずつシフトさせて４種類の照射を順次切換制御する。但し、この間、補正エリア５１には常に光強度及び位相が一定の均一光が照射され続ける。さらに、制御装置６は、このようにしてパターン光の位相がシフトする照明が行われている間に、ＣＣＤカメラ５を駆動制御して、これら各照射ごとに検査エリア（照射エリア５０）部分を撮像し、これら４通りの画像データを順次記憶する。

例えば、制御装置６は、位相が「０」の際に撮像された図３（ａ）に示す画像データを第１画像データとして格納する。同様に、位相が「π／２」の際に撮像された図３（ｂ）に示す画像データを第２画像データとして格納し、位相が「π」の際に撮像された図３（ｃ）に示す画像データを第３画像データとして格納し、位相が「３π／２」の際に撮像された図３（ｄ）に示す画像データを第４画像データとして格納する。

続いて、制御装置６は、格納したこれら４通りの各画像データに基づいて各種画像処理を行う。より詳しくは、先ず均一光が照射された補正エリア５１内にて検出されるプリント基板２上の特定対象としてマーク７０の位置座標を特定する。この処理の機能が本実施形態における特定対象検出手段を構成する。

次に４通りの画像データのうち、基準とする所定の画像データを決定する。例えば、検出されるマーク７０の位置の誤差が最も小さいもの、すなわちマーク７０の位置が補正エリア５１の中央に最も近い画像データを選出する。そして、当該基準となった画像データに係る上記マーク７０の位置座標と、残りの画像データに係るマーク７０の位置座標との相対位置関係に基づき、４通りの画像データ相互間の位置ズレ量を算出し、これを補正する。この処理の機能が本実施形態における位置ズレ補正手段を構成する。なお、４通りの画像データ相互間の位置ズレは、プリント基板２の位置ズレに起因して生じるものである。

具体的に、図４（ａ）に示す第１画像データを取得した後、図４（ｂ）に示す第２画像データを取得するまでの間に、プリント基板２が位置ズレを起こした場合には、パターン光の照射エリア５０（ＣＣＤカメラ５の撮像視野６０）の位置が、第１画像データを撮像した際に対象となった検査エリアの位置（２点鎖線部分参照）からずれた状態となる。

そして、上記補正処理を行う際には、まず第１画像データに係るマーク７０の相対位置座標を基準として、第２画像データに係るマーク７０の相対位置座標の位置ズレ量（Δｘ，Δｙ）を算出する。

続いて、この位置ズレ量（Δｘ，Δｙ）を基に、第１画像データと第２画像データの相互間の位置ズレを補正する。同様に第１画像データと第３画像データの相互間の位置ズレ、第１画像データと第４画像データの相互間の位置ズレに関しても同様の処理を行い、複数通りの画像データ相互間の位置ズレを補正する。具体的には、各画像データの各画素の位置座標を再配置し直す。

制御装置６は、位置ズレを補正した４通りの画像データに基づき、背景技術においても説明した公知の位相シフト法によって、各座標（画素）毎の高さ計測を行う。各画素毎に上記処理を繰り返すことで、検査エリア全体についての高さデータを得ることができる。

上述したような位置ズレが生じていない正常時、第１〜第４画像データ上の計測対象点Ｐの光の強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、下記式（１）〜（４）で与えられる。

Ｉ１＝Ａｓｉｎθ＋Ｂ ・・・（１）
Ｉ２＝Ａｓｉｎ（θ＋π／２）＋Ｂ ・・・（２）
Ｉ３＝Ａｓｉｎ（θ＋π）＋Ｂ ・・・（３）
Ｉ４＝Ａｓｉｎ（θ＋３π／２）＋Ｂ ・・・（４）
但し、Ａ：反射率、Ｂ：オフセット成分、θ：高さを導出するための位置情報。

そして、これらの式（１）乃至（４）により、下記式（５）が導出される。

θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｉ１−Ｉ３）／（Ｉ２−Ｉ４）｝ ・・・（５）
そして、この位置情報θを用いて、プリント基板２上のクリームハンダ等の計測対象点Ｐの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が求められ、もって三次元形状、特に高さが計測される。

但し、上述したように計測途中にプリント基板２が位置ズレを起こした場合には、計測対象点Ｐに照射されるパターン光の縞もその分ずれた縞が照射されることとなる。これに鑑み、本実施形態では、パターン光の位相ズレ量を補正した上で、上記演算処理を行うこととなる。この処理の機能が本実施形態における演算手段を構成する。

位相ズレ量Δφは、位相の進行方向に対するプリント基板２の位置ズレ量であるΔｘを基に、下記式（６）により求めることができる。

Δφ＝Δｘ／（Ｔ×２π） … （６）
但し、Ｔ：縞ピッチ（パターン光の周期）、Δｘは位相の進行方向にずれた場合を負とする。

従って、例えば第２画像データに係り、位相ズレ量Δφを補正する場合には、上記式（３）を下記式（３´）として、高さ計測を行うこととなる。

Ｉ２＝Ａｓｉｎ（θ＋π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（３´）
このようにして得られた各検査エリア毎の計測データは、制御装置６の演算結果記憶装置２５に格納される。そして、当該検査エリア毎の計測データに基づいて、基準面より高くなったクリームハンダの印刷範囲が検出され、この範囲内での各部位の高さを積分することにより、印刷されたクリームハンダの量が算出される。そして、このようにして求めたクリームハンダの位置、面積、高さ又は量等のデータが予め設定データ記憶装置２６に記憶されている基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、その検査エリアにおけるクリームハンダの印刷状態の良否が判定される。

かかる処理が行われている間に、制御装置６は、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を次の検査エリアへと移動せしめ、以降、上記一連の処理が、全ての検査エリアで繰り返し行われる。

このように、本実施形態の基板検査装置１においては、制御装置６の制御により検査エリアを移動しながら、順次画像処理を行うことにより、プリント基板２上のクリームハンダの高さ計測を含む三次元計測を行い、クリームハンダの印刷状態を高速かつ確実に検査することができるようになっている。

以上詳述したように、本実施形態では、パターン光と合わせて、光強度及び位相が一定の均一光が照射される。これにより、パターン光の縞に邪魔されることなく、当該均一光が照射された補正エリア５１内にてプリント基板２上のマーク７０を常に同じ態様で捉えることができ、当該マーク７０の位置を特定することができる。

これにより、位相シフト法に係る４通りの画像を撮像する間にプリント基板２の位置がずれてしまったとしても、本実施形態では、各画像データ毎に検出されたマーク７０の相対位置関係に基づき、４通りの画像データ相互間の位置ズレ、すなわちプリント基板２の位置ズレを補正することができる。

また、プリント基板２の位置がずれてしまった場合、計測対象点Ｐに照射されるパターン光の縞もその分ずれた縞が照射されることとなるが、本実施形態では、これに鑑み、パターン光の位相ズレ量Δφを補正した上で、プリント基板２上の計測対象点Ｐにおける高さ計測を行う。

結果として、プリント基板２の位置ズレにより生じる画像データのズレを演算処理でソフト的に補正することができるため、計測精度の低下を抑制することができる。ひいては、プリント基板２が検査位置にて完全に停止せず多少揺れている状態においても計測が可能となるため、プリント基板２が停止するまでの待機時間を短くすることができ、全体として計測時間の短縮化を図ることができる。

尚、上述した実施形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施形態では、三次元計測装置を、プリント基板２に印刷形成されたクリームハンダの高さを計測する基板検査装置１に具体化したが、これに限らず、例えば基板上に印刷されたハンダバンプや、基板上に実装された電子部品など、他のものの高さを計測する構成に具体化してもよい。

また、上記実施形態では、プリント基板２について特に言及していないが、プリント基板２がフレキシブル基板など比較的軟らかい材質のものであってもよい。

（ｂ）上記実施形態では、パターン光の照射エリア５０とＣＣＤカメラ５の撮像視野６０とが一致するように設定されているが、これに限らず、例えば照射エリア５０又は撮像視野６０のどちらか一方が他方より大きく設定されるようにしてもよい。この際、少なくとも均一光が照射される補正エリア５１が撮像視野６０内に収まっていればよい。

（ｃ）上記実施形態では、パターン光の矩形状の照射エリア５０の四隅のうち所定の対角線上に並ぶ２つコーナー部において、均一光が照射される矩形状の補正エリア５１が設けられている。補正エリア５１の数、形状、大きさ、位置などは上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、撮像視野６０の一辺に沿って補正エリア８１が設定された構成としてもよい。また、補正エリア５１を１箇所又は３箇所以上設けた構成としてもよい。複数箇所でマーク７０を検出することができれば、プリント基板２が回転して位置ズレを起こした場合でも、それを検出することができる。

（ｄ）上記実施形態では、パターン光の縞が、Ｘ軸方向に直交しかつＹ軸方向に平行に照射される。これに限らず、ＣＣＤカメラ５の矩形状の撮像視野６０の各辺（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対し、パターン光の縞の方向が斜めに交わる構成としてもよい。

例えば、短冊状のラインごとに透過率或いは反射率を制御可能な液晶パネルを利用してパターン光及び均一光を照射する構成において、図５に示すように、仮に撮像視野６０の所定辺に対して平行な縞を照射した場合には、一ライン全域を均一光の照射される補正エリア８１としなければならない。これに対し、図６に示すように、撮像視野６０の各辺に対してパターン光の縞の角度を斜めにすれば、均一光の照射される補正エリア８２を、撮像視野６０のコーナー部の三角形の領域として設けることができ、その面積を比較的小さくすることができる。結果として、パターン光の照射される領域、すなわち三次元計測可能な領域の面積をより大きく確保することができる。この際、図６に示すように、撮像視野６０の各辺に対し、パターン光の縞の方向が４５度で交わることがより好ましい。このようにすれば、撮像視野６０のコーナー部において二等辺三角形状の補正エリア８２を設定することができ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対する位置ズレを偏りなく検出することができる。勿論、必ずしも４５度という数値に限定されるわけではなく、例えば３０度であってもよいし、４０度であってもよい。

（ｄ）上記実施形態では、特定対象としてプリント基板２上のマーク７０を検出する構成としているが、これに限らず、例えばプリント基板２上の電極やパターンなどを検出する構成としてもよい。また、プリント基板２のＣＡＤデータ等を予め記憶しておき、当該データを参照して検査エリア毎に、検出する特定対象を適宜変更する構成としてもよい。

１…基板検査装置、２…プリント基板、４…照明装置、５…ＣＣＤカメラ、６…制御装置、５０…照射エリア、５１…補正エリア、６０…撮像視野、７０…マーク、Δｘ，Δｙ…位置ズレ量、Δφ…位相ズレ量。

Claims (6)

1. 少なくとも被計測物に対し、縞状の光強度分布を有しかつ複数通りに位相変化させたパターン光を照射可能な照射手段と、
   前記パターン光の照射された前記被計測物からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
   複数通りに位相変化させた前記パターン光を照射して前記撮像手段にて撮像された複数通りの画像データに基づき、位相シフト法により三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
   前記照射手段は、
   前記パターン光が照射される前記被計測物上の所定エリア内の少なくとも１箇所に対し、光強度及び位相が一定の均一光を照射可能に構成され、
   前記画像処理手段は、
   前記均一光が照射された特定エリア内にて検出される前記被計測物上の特定対象の位置を特定する特定対象検出手段と、
   各画像データ毎に検出される前記特定対象の相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレを補正する位置ズレ補正手段と、
   前記画像データ相互間の位置ズレ量を基に前記パターン光の位相ズレ量を補正した上で、前記位置ズレを補正した複数通りの画像データに基づき、前記被計測物上の計測対象点における高さ計測を行う演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
2. 前記均一光が照射される特定エリアを複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の三次元計測装置。
3. 前記位置ズレ補正手段は、
   前記複数通りの画像データのうちの所定の画像データに係る前記特定対象の位置を基準として、当該特定対象と他の画像データに係る前記特定対象との相対位置関係に基づき、複数通りの画像データ相互間の位置ズレを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元計測装置。
4. 前記演算手段は、
   前記位置ズレ量のうち前記パターン光の縞の方向と直交する方向の成分を基に、前記パターン光の位相ズレ量を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の三次元計測装置。
5. 前記撮像手段の矩形状の撮像視野の各辺に対し、前記パターン光の縞の方向が斜めに交わることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。
6. 前記撮像視野の各辺に対し、前記パターン光の縞の方向が４５度で交わることを特徴とする請求項５に記載の三次元計測装置。

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