JP2017211287A - 三次元計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】三次元計測装置1は、偏光ビームスプリッタ60の第1面60aに対し、第1波長光と第2波長光の合成光である第1光を入射させる第1投光系2Aと、偏光ビームスプリッタ60の第2面60bに対し、第3波長光と第4波長光の合成光である第2光を入射させる第2投光系2Bと、前記第2面60bから出射される第1光に係る出力光を第1波長光に係る出力光と第2波長光に係る出力光に分離しこれらをそれぞれ撮像可能な第1撮像系4Aと、前記第1面60aから出射される第2光に係る出力光を第3波長光に係る出力光と第4波長光に係る出力光に分離しこれらをそれぞれ撮像可能な第2撮像系4Bとを備えている。
【選択図】 図1
Description
前記所定の光学系に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1光と前記第2光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置に入射させ、
前記第1光に係る出力光と前記第2光に係る出力光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置から出射させる構成の下、
前記第1照射手段は、
第1波長(例えば491nm)の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長(例えば540nm)の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長(例えば488nm)の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長(例えば532nm)の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記所定の光学系に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1光と前記第2光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置に入射させ、
前記所定の光学系が、
前記第1光を、第1の偏光方向を有する偏光(例えばP偏光)よりなる前記参照光と、第2の偏光方向を有する偏光(例えばS偏光)よりなる前記計測光とに分割し、
前記第2光を、前記第2の偏光方向を有する偏光よりなる前記参照光と、前記第1の偏光方向を有する偏光よりなる前記計測光とに分割し、
これらを再び合成した前記第1光に係る出力光と前記第2光に係る出力光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置から出射させる構成の下、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記所定の光学系の第1入出力部に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系の第2入出力部に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記第1入出力部に対し前記第1光を入射することにより前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記第2入出力部に対し前記第2光を入射することにより前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1入出力部に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1入出力部に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2入出力部に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2入出力部に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第1面及び第2面のうち第1入出力部となる前記第1面に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記偏光ビームスプリッタの第2入出力部となる前記第2面に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記参照光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第3面と前記参照面との間に配置された第1の1/4波長板と、
前記計測光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第4面と前記被計測物との間に配置される第2の1/4波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第1面に対し前記第1光を入射することにより前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第2面に対し前記第2光を入射することにより前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1面に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1面に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2面に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2面に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記第1照射手段から入射される前記第1光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第2光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第2光に係る参照光とを合成して出射可能な第1入出力部としての第1偏光ビームスプリッタと、
前記第2照射手段から入射される前記第2光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第1光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第1光に係る参照光とを合成して出射可能な第2入出力部としての第2偏光ビームスプリッタと、
前記第1偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第1の1/4波長板と、
前記第1偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第2の1/4波長板と、
前記第2偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第3の1/4波長板と、
前記第2偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第4の1/4波長板と、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第1光を入射することにより前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第2光を入射することにより前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第1面及び第2面のうち第1入出力部となる前記第1面に対し入射させる、前記第1の偏光方向を有する偏光を含む第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記偏光ビームスプリッタの第2入出力部となる前記第2面に対し入射させる、前記第2の偏光方向を有する偏光を含む第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記境界面を透過又は反射した第1光及び前記境界面を反射又は透過した第2光が出射される前記偏光ビームスプリッタの所定面(例えば第3面又は第4面)と相対向するように配置された1/4波長板と、
前記偏光ビームスプリッタとは反対側にて前記1/4波長板と相対向するように配置され、前記1/4波長板を介して照射された光の一部を計測光として透過して被計測物に照射しかつ残りの光を参照光として反射するハーフミラー(参照面)と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第1面に対し前記第1光を入射することにより前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第2面に対し前記第2光を入射することにより前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1面に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1面に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2面に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2面に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記第2照射手段から出射される第2光の少なくとも一部を前記第2入出力部に向け入射させると共に、前記第2入出力部から出射される第1光に係る出力光の少なくとも一部を前記第1撮像手段に向け入射させる第2導光手段とを備えたことを特徴とする手段3乃至6のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記第2照射手段から出射される第2光の一部を透過させかつ残りを反射させ、該第2光の透過光又は反射光を前記第2入出力部に向け入射させると共に、前記第2入出力部から出射される第1光に係る出力光の一部を透過させかつ残りを反射させ、該第1光の透過光又は反射光を前記第1撮像手段に向け入射させる第2無偏光ビームスプリッタ(ハーフミラー等)とを備えた」構成が一例に挙げられる。
前記第1波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第1光アイソレータ、及び/又は、前記第2波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第2光アイソレータを備え、
前記第2照射手段は、
前記第3波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第3光アイソレータ、及び/又は、前記第4波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第4光アイソレータを備えていることを特徴とする手段7に記載の三次元計測装置。
前記第1波長光出射部から出射される前記第1波長光、及び、前記第2波長光出射部から出射される前記第2波長光を、前記第1光として合成可能な第1合成手段を備え、
前記第2照射手段は、
前記第3波長光出射部から出射される前記第3波長光、及び、前記第4波長光出射部から出射される前記第4波長光を、前記第2光として合成可能な第2合成手段を備え、
前記第1撮像手段は、
前記第1波長の偏光及び前記第2波長の偏光を含む前記第1光が前記第1照射手段から出射された場合に、(例えば前記第2入出力部から出射される)前記第1光に係る出力光を、前記第1波長の偏光に係る出力光、及び、前記第2波長の偏光に係る出力光に分離可能な第1分離手段を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第3波長の偏光及び前記第4波長の偏光を含む前記第2光が前記第2照射手段から出射された場合に、(例えば前記第1入出力部から出射される)前記第2光に係る出力光を、前記第3波長の偏光に係る出力光、及び、前記第4波長の偏光に係る出力光に分離可能な第2分離手段を備えていることを特徴とする手段1乃至8のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記第3波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第3位相シフト手段、及び/又は、前記第4波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第4位相シフト手段を備え、
前記画像処理手段は、
前記第1位相シフト手段により複数通り(例えば4通り)に位相シフトされた前記第1波長の偏光に係る出力光を前記第1波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第1計測値として取得可能な第1計測値取得手段、
及び/又は、
前記第2位相シフト手段により複数通り(例えば4通り)に位相シフトされた前記第2波長の偏光に係る出力光を前記第2波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第2計測値として取得可能な第2計測値取得手段を備えると共に、
前記第3位相シフト手段により複数通り(例えば4通り)に位相シフトされた前記第3波長の偏光に係る出力光を前記第3波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第3計測値として取得可能な第3計測値取得手段、
及び/又は、
前記第4位相シフト手段により複数通り(例えば4通り)に位相シフトされた前記第4波長の偏光に係る出力光を前記第4波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第4計測値として取得可能な第4計測値取得手段を備え、
前記第1計測値及び/又は前記第2計測値、並びに、前記第3計測値及び/又は前記第4計測値から特定される高さ情報を、前記被計測物の高さ情報として取得可能な高さ情報取得手段とを備えた手段1乃至9のいずれかに記載の三次元計測装置。
並びに/又は、
前記第2波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第2の分光手段、及び、前記第2位相シフト手段として、前記第2の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数(例えば4つ)の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第2のフィルタ手段を備えると共に、
前記第3波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第3の分光手段、及び、前記第3位相シフト手段として、前記第3の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数(例えば4つ)の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第3のフィルタ手段、
並びに/又は、
前記第4波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第4の分光手段、及び、前記第4位相シフト手段として、前記第4の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数(例えば4つ)の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第4のフィルタ手段を備え、
前記第1波長光撮像部が、少なくとも前記第1のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成され、及び/又は、前記第2波長光撮像部が、少なくとも前記第2のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成されると共に、
前記第3波長光撮像部が、少なくとも前記第3のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成され、及び/又は、前記第4波長光撮像部が、少なくとも前記第4のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成されていることを特徴とする手段10に記載の三次元計測装置。
第1の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第1の平面と直交する方向に沿った3つの面のうちの第1面と第2面との交線を通り第3面と直交する平面に沿って第1分岐手段(第1のハーフミラー)を有する第1の光学部材(第1のケスタープリズム)と、
前記第1の平面と直交する第2の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第2の平面と直交する方向に沿った3つの面のうちの第1面と第2面との交線を通り第3面と直交する平面に沿って第2分岐手段(第2のハーフミラー)を有する第2の光学部材(第2のケスタープリズム)とを備え、
前記第1の光学部材の第3面と前記第2の光学部材の第1面とを相対向するように配置することにより、
前記第1の光学部材の前記第1面に対し(垂直に)入射される光を前記第1分岐手段にて2方向に分岐させ、このうち前記第1分岐手段にて反射した分割光を前記第1面にて前記第3面側に向け反射させ、前記第1分岐手段を透過した分割光を前記第2面にて前記第3面側に向け反射させることにより、前記第3面から平行する2つの分割光として出射させ、
前記第1の光学部材の第3面から出射された2つの分割光を前記第2の光学部材の第1面に対し(垂直に)入射させ、該2つの分割光をそれぞれ前記第2分岐手段にて2方向に分岐させ、このうち前記第2分岐手段にて反射した2つの分割光をそれぞれ前記第1面にて前記第3面側に向け反射させ、前記第2分岐手段を透過した2つの分割光をそれぞれ前記第2面にて前記第3面側に向け反射させることにより、前記第3面から平行する4つの分割光として出射させることを特徴とする手段11に記載の三次元計測装置。
前記第3波長光撮像部が、少なくとも前記第3のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備え、及び/又は、前記第2波長光撮像部が、少なくとも前記第4のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備えていることを特徴とする手段11又は12に記載の三次元計測装置。
以下、三次元計測装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係る三次元計測装置1の概略構成を示す模式図であり、図2は三次元計測装置1の電気的構成を示すブロック図である。以下、便宜上、図1の紙面前後方向を「X軸方向」とし、紙面上下方向を「Y軸方向」とし、紙面左右方向を「Z軸方向」として説明する。
但し、λc2>λc1とする。
=[λc1×φ1(ξ,η)/4π]+[m1(ξ,η)×λc1/2]・・・(M2)
但し、d1(ξ,η)は、第1の光に係る計測光と参照光との光路差を表し、m1(ξ,η)は、第1の光に係る縞次数を表す。
同様に、波長λc2の第2の光に係る4通りの干渉縞画像データの輝度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)を基に(上記[数1]参照)、ワークW面上の座標(ξ,η)における第2の光に係る計測光の位相φ2(ξ,η)を算出する(上記[数8]参照)。ここで求められる位相φ2(ξ,η)が本実施形態における「第3計測値」又は「第4計測値」に相当し、これを算出する処理機能により「第3計測値取得手段」又は「第4計測値取得手段」が構成される。
=[λc2×φ2(ξ,η)/4π]+[m2(ξ,η)×λc2/2]・・・(M3)
但し、d2(ξ,η)は、第2の光に係る計測光と参照光との光路差を表し、m2(ξ,η)は、第2の光に係る縞次数を表す。
続いて、波長λc1の第1の光に係る縞次数m1(ξ,η)、又は、波長λc2の第2の光に係る縞次数m2(ξ,η)を決定する。縞次数m1,m2は、2種類の光(波長λc1,λc2)の光路差Δd及び波長差Δλを基に求めることができる。ここで光路差Δd及び波長差Δλは、それぞれ下記式(M4),(M5)のように表すことができる。
Δλ=λc2−λc1 ・・・(M5)
但し、λc2>λc1とする。
=(λc1×φ1−λc2×φ2)/2π(λc2−λc1)−λc2/(λc2−λc1)・・・(M6)
「−π<φ1−φ2<π」の場合には「m1−m2=0」となり、かかる場合、m1は下記式(M7)のように表すことができる。
=(λc1×φ1−λc2×φ2)/2π(λc2−λc1)・・・(M7)
「φ1−φ2>π」の場合には「m1−m2=+1」となり、かかる場合、m1は下記式(M8)のように表すことができる。
=(λc1×φ1−λc2×φ2)/2π(λc2−λc1)+λc2/(λc2−λc1)・・・(M8)
そして、このようにして得られた縞次数m1(ξ,η)又はm2(ξ,η)を基に、上記式(M2),(M3)から高さ情報z(ξ,η)を得ることができる。かかる処理機能により「高さ情報取得手段」が構成される。そして、このように求められたワークWの計測結果(高さ情報)は、制御装置5の演算結果記憶装置155に格納される。
以下、第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。第2実施形態は、マイケルソン干渉計の光学構成を採用した第1実施形態とは異なる干渉光学系を備えたものであり、干渉光学系に関連する構成が第1実施形態と異なる。従って、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成部分について詳しく説明し、同一構成部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
以下、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。第3実施形態は、マイケルソン干渉計の光学構成を採用した第1実施形態とは異なる干渉光学系を備えたものであり、主として干渉光学系に関連する構成が第1実施形態と異なる。従って、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成部分について詳しく説明し、同一構成部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
以下、第4実施形態について図17を参照しつつ説明する。尚、本実施形態は、分光手段として、上記第1及び第2実施形態に係る分光光学系81A,82A,81B,82Bとは異なる分光光学系400を備えたものである。従って、分光光学系400に関連する構成についてのみ詳しく説明し、他の構成部分については第1実施形態等と同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Claims (14)
- 入射する所定の光を2つの光に分割し、一方の光を計測光として被計測物に照射可能としかつ他方の光を参照光として参照面に照射可能とすると共に、これらを再び合成して出射可能な所定の光学系と、
前記所定の光学系に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1光と前記第2光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置に入射させ、
前記第1光に係る出力光と前記第2光に係る出力光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置から出射させる構成の下、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 入射する所定の光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に照射しかつ他方の偏光を参照光として参照面に照射すると共に、これらを再び合成して出射可能な所定の光学系と、
前記所定の光学系に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1光と前記第2光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置に入射させ、
前記所定の光学系が、
前記第1光を、第1の偏光方向を有する偏光よりなる前記参照光と、第2の偏光方向を有する偏光よりなる前記計測光とに分割し、
前記第2光を、前記第2の偏光方向を有する偏光よりなる前記参照光と、前記第1の偏光方向を有する偏光よりなる前記計測光とに分割し、
これらを再び合成した前記第1光に係る出力光と前記第2光に係る出力光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置から出射させる構成の下、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記所定の光学系に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記所定の光学系に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記所定の光学系から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 入射する所定の光を2つの光に分割し、一方の光を計測光として被計測物に照射可能としかつ他方の光を参照光として参照面に照射可能とすると共に、これらを再び合成して出射可能な所定の光学系と、
前記所定の光学系の第1入出力部に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記所定の光学系の第2入出力部に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記第1入出力部に対し前記第1光を入射することにより前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記第2入出力部に対し前記第2光を入射することにより前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1入出力部に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1入出力部に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2入出力部から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2入出力部に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2入出力部に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 入射する所定の光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割する境界面を有し、該分割した一方の偏光を計測光として被計測物に照射しかつ他方の偏光を参照光として参照面に照射すると共に、これらを再び合成して出射可能な偏光ビームスプリッタと、
前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第1面及び第2面のうち第1入出力部となる前記第1面に対し入射させる第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記偏光ビームスプリッタの第2入出力部となる前記第2面に対し入射させる第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記参照光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第3面と前記参照面との間に配置された第1の1/4波長板と、
前記計測光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第4面と前記被計測物との間に配置される第2の1/4波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第1面に対し前記第1光を入射することにより前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第2面に対し前記第2光を入射することにより前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1面に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1面に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2面に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2面に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 第1光を出射可能な第1照射手段と、
第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記第1照射手段から入射される前記第1光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第2光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第2光に係る参照光とを合成して出射可能な第1入出力部としての第1偏光ビームスプリッタと、
前記第2照射手段から入射される前記第2光を偏光方向が互いに直交する2つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第1光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第1光に係る参照光とを合成して出射可能な第2入出力部としての第2偏光ビームスプリッタと、
前記第1偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第1の1/4波長板と、
前記第1偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第2の1/4波長板と、
前記第2偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第3の1/4波長板と、
前記第2偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第4の1/4波長板と、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第1光を入射することにより前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第2光を入射することにより前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1偏光ビームスプリッタに対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2偏光ビームスプリッタから出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2偏光ビームスプリッタに対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1偏光ビームスプリッタから出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 第1の偏光方向を有する偏光を透過又は反射させ、第2の偏光方向を有する偏光を反射又は透過する境界面を有する偏光ビームスプリッタと、
前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第1面及び第2面のうち第1入出力部となる前記第1面に対し入射させる、前記第1の偏光方向を有する偏光を含む第1光を出射可能な第1照射手段と、
前記偏光ビームスプリッタの第2入出力部となる前記第2面に対し入射させる、前記第2の偏光方向を有する偏光を含む第2光を出射可能な第2照射手段と、
前記境界面を透過又は反射した第1光及び前記境界面を反射又は透過した第2光が出射される前記偏光ビームスプリッタの所定面と相対向するように配置された1/4波長板と、
前記偏光ビームスプリッタとは反対側にて前記1/4波長板と相対向するように配置され、前記1/4波長板を介して照射された光の一部を計測光として透過して被計測物に照射しかつ残りの光を参照光として反射するハーフミラーと、
前記偏光ビームスプリッタの前記第1面に対し前記第1光を入射することにより前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光を入射可能な第1撮像手段と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第2面に対し前記第2光を入射することにより前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光を入射可能な第2撮像手段と、
前記第1撮像手段及び前記第2撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記第1照射手段は、
第1波長の偏光を含む第1波長光を出射可能な第1波長光出射部、及び/又は、第2波長の偏光を含む第2波長光を出射可能な第2波長光出射部を備え、
前記第1波長の偏光、及び/又は、前記第2波長の偏光を含む前記第1光を出射可能に構成され、
前記第2照射手段は、
第3波長の偏光を含む第3波長光を出射可能な第3波長光出射部、及び/又は、第4波長の偏光を含む第4波長光を出射可能な第4波長光出射部を備え、
前記第3波長の偏光、及び/又は、前記第4波長の偏光を含む前記第2光を出射可能に構成され、
前記第1撮像手段は、
前記第1面に対し前記第1波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第1波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第1波長光撮像部、
及び/又は、
前記第1面に対し前記第2波長の偏光を含む前記第1光が入射された場合に、前記第2面から出射される前記第1光に係る出力光に含まれる前記第2波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第2波長光撮像部を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第2面に対し前記第3波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第3波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第3波長光撮像部、
及び/又は、
前記第2面に対し前記第4波長の偏光を含む前記第2光が入射された場合に、前記第1面から出射される前記第2光に係る出力光に含まれる前記第4波長の偏光に係る出力光を撮像可能な第4波長光撮像部を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 前記第1照射手段から出射される第1光の少なくとも一部を前記第1入出力部に向け入射させると共に、前記第1入出力部から出射される前記第2光に係る出力光の少なくとも一部を前記第2撮像手段に向け入射させる第1導光手段と、
前記第2照射手段から出射される第2光の少なくとも一部を前記第2入出力部に向け入射させると共に、前記第2入出力部から出射される第1光に係る出力光の少なくとも一部を前記第1撮像手段に向け入射させる第2導光手段とを備えたことを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の三次元計測装置。 - 前記第1照射手段は、
前記第1波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第1光アイソレータ、及び/又は、前記第2波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第2光アイソレータを備え、
前記第2照射手段は、
前記第3波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第3光アイソレータ、及び/又は、前記第4波長光出射部から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第4光アイソレータを備えていることを特徴とする請求項7に記載の三次元計測装置。 - 前記第1照射手段は、
前記第1波長光出射部から出射される前記第1波長光、及び、前記第2波長光出射部から出射される前記第2波長光を、前記第1光として合成可能な第1合成手段を備え、
前記第2照射手段は、
前記第3波長光出射部から出射される前記第3波長光、及び、前記第4波長光出射部から出射される前記第4波長光を、前記第2光として合成可能な第2合成手段を備え、
前記第1撮像手段は、
前記第1波長の偏光及び前記第2波長の偏光を含む前記第1光が前記第1照射手段から出射された場合に、前記第1光に係る出力光を、前記第1波長の偏光に係る出力光、及び、前記第2波長の偏光に係る出力光に分離可能な第1分離手段を備え、
前記第2撮像手段は、
前記第3波長の偏光及び前記第4波長の偏光を含む前記第2光が前記第2照射手段から出射された場合に、前記第2光に係る出力光を、前記第3波長の偏光に係る出力光、及び、前記第4波長の偏光に係る出力光に分離可能な第2分離手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の三次元計測装置。 - 前記第1波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第1位相シフト手段、及び/又は、前記第2波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第2位相シフト手段を備えると共に、
前記第3波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第3位相シフト手段、及び/又は、前記第4波長の偏光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第4位相シフト手段を備え、
前記画像処理手段は、
前記第1位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第1波長の偏光に係る出力光を前記第1波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第1計測値として取得可能な第1計測値取得手段、
及び/又は、
前記第2位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第2波長の偏光に係る出力光を前記第2波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第2計測値として取得可能な第2計測値取得手段を備えると共に、
前記第3位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第3波長の偏光に係る出力光を前記第3波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第3計測値として取得可能な第3計測値取得手段、
及び/又は、
前記第4位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第4波長の偏光に係る出力光を前記第4波長光撮像部により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状計測を行い、当該計測値を第4計測値として取得可能な第4計測値取得手段を備え、
前記第1計測値及び/又は前記第2計測値、並びに、前記第3計測値及び/又は前記第4計測値から特定される高さ情報を、前記被計測物の高さ情報として取得可能な高さ情報取得手段とを備えた請求項1乃至9のいずれかに記載の三次元計測装置。 - 前記第1波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第1の分光手段、及び、前記第1位相シフト手段として、前記第1の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第1のフィルタ手段、
並びに/又は、
前記第2波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第2の分光手段、及び、前記第2位相シフト手段として、前記第2の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第2のフィルタ手段を備えると共に、
前記第3波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第3の分光手段、及び、前記第3位相シフト手段として、前記第3の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第3のフィルタ手段、
並びに/又は、
前記第4波長の偏光に係る出力光を複数の光に分割する第4の分光手段、及び、前記第4位相シフト手段として、前記第4の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第4のフィルタ手段を備え、
前記第1波長光撮像部が、少なくとも前記第1のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成され、及び/又は、前記第2波長光撮像部が、少なくとも前記第2のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成されると共に、
前記第3波長光撮像部が、少なくとも前記第3のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成され、及び/又は、前記第4波長光撮像部が、少なくとも前記第4のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成されていることを特徴とする手段10に記載の三次元計測装置。
上記位相シフト手段としては、例えば参照面を光軸に沿って移動させることにより物理的に光路長を変化させる構成が考えられる。しかしながら、かかる構成では、計測に必要なすべての干渉縞画像を取得するまでに一定時間を要するため、計測時間が長くなるばかりでなく、その空気の揺らぎや振動等の影響を受けるため、計測精度が低下するおそれがある。
この点、本手段11によれば、計測に必要なすべての干渉縞画像を同時に取得することができる。つまり、例えば最大で4種類の光に係る計16通り(4×4通り)の干渉縞画像を同時に取得することができる。結果として、計測精度の向上を図ると共に、総体的な撮像時間を大幅に短縮でき、計測効率の飛躍的な向上を図ることができる。
尚、「分光手段」としては、例えば「入射される光を、それぞれ光路長が等しくかつ進行方向に直交する平面において光路がマトリクス状に並ぶ4つの光に分割する分光手段」などが挙げられる。例えば、下記の手段12のような構成が一例に挙げられる。 - 前記分光手段は、
第1の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第1の平面と直交する方向に沿った3つの面のうちの第1面と第2面との交線を通り第3面と直交する平面に沿って第1分岐手段を有する第1の光学部材と、
前記第1の平面と直交する第2の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第2の平面と直交する方向に沿った3つの面のうちの第1面と第2面との交線を通り第3面と直交する平面に沿って第2分岐手段を有する第2の光学部材とを備え、
前記第1の光学部材の第3面と前記第2の光学部材の第1面とを相対向するように配置することにより、
前記第1の光学部材の前記第1面に対し入射される光を前記第1分岐手段にて2方向に分岐させ、このうち前記第1分岐手段にて反射した分割光を前記第1面にて前記第3面側に向け反射させ、前記第1分岐手段を透過した分割光を前記第2面にて前記第3面側に向け反射させることにより、前記第3面から平行する2つの分割光として出射させ、
前記第1の光学部材の第3面から出射された2つの分割光を前記第2の光学部材の第1面に対し入射させ、該2つの分割光をそれぞれ前記第2分岐手段にて2方向に分岐させ、このうち前記第2分岐手段にて反射した2つの分割光をそれぞれ前記第1面にて前記第3面側に向け反射させ、前記第2分岐手段を透過した2つの分割光をそれぞれ前記第2面にて前記第3面側に向け反射させることにより、前記第3面から平行する4つの分割光として出射させることを特徴とする請求項11に記載の三次元計測装置。 - 前記第1波長光撮像部が、少なくとも前記第1のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備え、及び/又は、前記第2波長光撮像部が、少なくとも前記第2のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備え、
前記第3波長光撮像部が、少なくとも前記第3のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備え、及び/又は、前記第2波長光撮像部が、少なくとも前記第4のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備えていることを特徴とする請求項11又は12に記載の三次元計測装置。 - 前記被計測物が、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、ウエハ基板に形成された半田バンプであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の三次元計測装置。
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