JP2021152503A - パターン投影装置、外観検査装置およびパターン投影方法 - Google Patents

パターン投影装置、外観検査装置およびパターン投影方法 Download PDF

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Abstract

【課題】多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相を変更可能とする。【解決手段】平行光射出部41から射出される平行光Liのうち、選択された一部(平行光Ls(N))が回折光学素子45に向けて射出され、回折光学素子45が入射してきた平行光Lsを回折することで生成した縞パターンP(N)がワークW(対象物)に投影される。この回折光学素子45は入射範囲Ri(N)に応じた投影範囲Rp(N)に縞パターンP(N)を投影する機能を有し、回折光学素子45への入射範囲Ri(N)を変更することで、ワークWに投影される縞パターンPの位置が変更され、その結果、当該縞パターンPの位相が変更される。【選択図】図1

Description

この発明は、対象物の外観検査のために、対象物に投影される縞パターンの位相を変更する技術に関する。
従来、対象物に投影される縞パターンの位相を変更しつつ縞パターンを撮像した結果に基づき、対象物の三次元形状を測定する位相シフト法が知られている。また、特許文献1では、対象物に投影する縞パターンの位相を高速に変更可能とする技術が記載されている。具体的には、光源と対象物との間に格子プレートが配置されている。格子プレートには、互いに平行な複数の直線で構成された1次元格子が設けられており、光源からの拡散光のうち、各直線の間に入射した光は遮られる一方、各直線に入射した光は格子プレートを通過して対象物に照射される。こうして、1次元格子状の縞パターンが対象物に投影される。特に特許文献1では、複数の位相に応じて複数の光源が配置されており、点灯させる光源を変更することで、縞パターンの位相を変更することができる。
特開2012−189479号公報
ところで、上記の技術では、縞パターンの複数の位相に対応して複数の光源を有する必要がある。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相を変更可能とすることを目的とする。
本発明に係るパターン投影装置は、平行光を射出する平行光射出部と、平行光射出部から射出された平行光を回折することで生成した、周期的に光強度が変化する縞パターンを対象物に投影する回折光学素子と、平行光射出部から射出された平行光のうちから選択した一部を回折光学素子に向けて射出することで、回折光学素子のうち平行光が入射する入射範囲を選択する選択部とを備え、回折光学素子は、入射範囲に応じた投影範囲に縞パターンを投影し、選択部は、入射範囲を変更することで対象物に投影される縞パターンの位置を変更する。
本発明に係るパターン投影方法は、平行光射出部から平行光を射出する工程と、平行光のうちから選択した一部を回折光学素子に入射させることで、回折光学素子のうち平行光が入射する入射範囲を選択する工程と、回折光学素子により平行光を回折することで生成した、周期的に光強度が変化する縞パターンを対象物に投影する工程とを備え、回折光学素子は、入射範囲に応じた投影範囲に縞パターンを投影し、入射範囲を変更することで対象物に投影される縞パターンの位置を変更する。
このように構成された本発明(パターン投影装置、パターン投影方法)では、平行光射出部から射出される平行光のうち、選択された一部が回折光学素子に向けて射出され、回折光学素子が入射してきた平行光を回折することで生成した縞パターンが対象物に投影される。この回折光学素子は入射範囲に応じた投影範囲に縞パターンを投影する機能を有し、回折光学素子への入射範囲を変更することで、対象物に投影される縞パターンの位置が変更され、その結果、当該縞パターンの位相が変更される。つまり、複数の光源のうちから点灯させる光源を変更するのではなく、平行光を回折光学素子に入射させる入射範囲を変更することで、縞パターンの位相が変更される。そのため、複数の位相ごとに光源を設ける必要がない。こうして、多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相を変更することが可能となっている。
また、選択部は、空間光変調器を有し、平行光射出部から射出された平行光を空間光変調器により変調することで入射範囲を選択するように、パターン投影装置を構成してもよい。このように空間光変調器と回折光学素子との組み合わせによって縞パターンの位置(すなわち、位相)を変更することで、多数の光源を要することなく、縞パターンの位相を高速に変更することが可能となる。
また、空間光変調器の具体的な構成としては種々想定できる。例えば、空間光変調器は、デジタルミラーデバイス、グレーティングライトバルブあるいはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)であってもよい。
また、回折光学素子の格子面に直交する中心線の周りで、回折光学素子を回転可能に支持する格子支持部材をさらに備え、平行光は、中心線に平行に回折光学素子に入射するように、パターン投影装置を構成してもよい。かかる構成では、多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相のみならず、向きも変更することができる。
本発明に係る外観検査装置は、上記のパターン投影装置と、パターン投影装置によって対象物に投影された、互いに異なる位相を有する3個以上の縞パターンを撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された3個以上の縞パターンから位相を求める第1演算部と、第1演算部が求めた位相から対象物の三次元形状を求める第2演算部と、第2演算部が求めた三次元形状に基づき対象物の外観を検査する第3演算部とを備える。したがって、多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相を変更することが可能となる。
以上のように、本発明によれば、多数の光源を要することなく、対象物に投影される縞パターンの位相を変更可能とすることが可能となる。
図1は本発明に係る外観検査装置の一例を模式的に示す図。 回折光学素子による回折動作を模式的に示す図。 図1の外観検査装置が具備する電気的構成を示すブロック図。 図1の外観検査装置において実行される外観検査を示すフローチャート。
図1は本発明に係る外観検査装置の一例を模式的に示す図である。同図では、XYZ直交座標を示す。ここで、X方向は水平方向であり、Y方向はX方向に直交する水平方向であり、Z方向は鉛直方向である。
外観検査装置1は、検査対象物であるワークWを支持するワーク支持部2と、ワーク支持部2に支持されるワークWを撮像する撮像カメラ3と、ワーク支持部2に支持されるワークWに縞パターンP(N)を投影するパターン投影装置4とを備える。ワークWは、例えばエンジンのコネクティングロッド等の自動車部品あり、外観検査装置1は、ワークWの表面における打痕等の傷の有無を確認することでワークWの外観を検査する。
ワーク支持部2は、水平な表面21を有する支持プレートを有し、表面21に載置されたワークWを支持する。ただし、ワーク支持部2の構成はこの例に限られず、例えばロボットアームであってもよい。撮像カメラ3は、ワーク支持部2の表面21に対向して配置される。この撮像カメラ3は、CCD(Charge Coupled Device)あるいはCMOS(Complementary MOS)等の個体撮像素子により構成されたイメージセンサによって、ワークWに投影された縞パターンP(N)を撮像する。
パターン投影装置4は、光強度が周期的に変化する縞パターンP(N)を投影する。特に本実施形態での縞パターンP(N)の光強度は正弦波パターンで変化する。このパターン投影装置4は、平行光Liを射出する平行光射出部41と、平行光射出部41から射出された平行光Liのうちから一部の平行光Ls(N)を選択する選択部43と、選択部43によって選択された平行光Ls(N)を回折する回折光学素子45と、回折光学素子45を保持する格子支持部材47とを備える。
平行光射出部41は、例えばLED(Light Emitting Diode)等で構成された光源411と、光源411から射出された光Leを平行光Liに変換する光学系412とを有する。光学系412は、レンズ、絞りあるいはミラー等の光学部材により構成され、光Leに対してコリメーションを実行して平行光Liを生成する。
選択部43は、空間光変調器431およびミラー432を有する。空間光変調器431は、例えばデジタルミラーデバイス、グレーティングライトバルブあるいはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)であり、平行光射出部41から射出された平行光Liが空間光変調器431に入射する。この空間光変調器431は、入射してきた平行光Liを変調することで、平行光Liのうちから選択した一部の平行光Ls(N)をミラー432に向けて反射する。そして、ミラー432は、空間光変調器431から入射してきた平行光Ls(N)を回折光学素子45に向けて反射する。
回折光学素子45は、入射してきた平行光を回折して正弦波を射出する機能を有する。回折光学素子45は平板形状を有し、入射面451と、当該入射面451の反対側の射出面452とを有する。回折光学素子45の入射面451には、ミラー432から進行方向Dlに射出された平行光Ls(N)が入射する。したがって、回折光学素子45は、進行方向Dlから入射面451に入射してきた平行光Ls(N)を回折して、正弦波の縞パターンP(N)を射出面452から射出する。このように、回折光学素子45に入射した平行光Ls(N)は、縞パターンP(N)に変換されてからワークWに向けて射出される。これによって、縞パターンP(N)がワークWに投影される。
格子支持部材47は、進行方向Dlに平行な回転軸Aを中心に回転可能に回折光学素子45を支持する。この回転軸Aは、回折光学素子45の格子面に直交し、平面視において回折光学素子45の中心に位置する。具体的には、格子支持部材47は、図1において断面で示される外枠471および円形回転枠472を有する。そして、円形回転枠472は、外枠471によって囲まれた円形開口に嵌め込まれて、回転軸Aを中心に回転可能に外枠471に支持され、回折光学素子45は回転枠472に取り付けられている。したがって、回転軸Aを中心として、回転枠472を回転させることで、回折光学素子45を回転させることができる。例えば、回折光学素子45の回転角度が0度のとき、回折光学素子45は、光強度がX方向に周期的に変化する縞パターンP(N)を投影し、回折光学素子45の回転角度が90度のとき、回折光学素子45は、光強度がY方向に周期的に変化する縞パターンP(N)を投影する。なお、回折光学素子45の回転は、モータによって実行してもよいし、作業者の手作業によって実行してもよい。
ところで、回折光学素子45に平行光Liが入射する入射範囲Ri(N)と、縞パターンP(N)が投影される投影範囲Rp(N)とは相関を有する。光強度がX方向に周期的に変化する縞パターンPが投影される場合で説明すると、入射範囲Ri(N)がX方向にシフト量Δだけ移動すると、投影範囲Rp(N)も同様にX方向にシフト量Δだけ移動する。これについて、図2を用いて説明する。
図2は回折光学素子による回折動作を模式的に示す図である。同図は、3個の入射領域Ri(N)(N=1、2、3)に入射した平行光Ls(N)(N=1、2、3)を回折光学素子45によって回折することで生成される3個の縞パターンP(N)(N=1、2、3)を模式的に示す。3個の入射範囲Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)は、X方向において同一の幅を有する一方、互いに異なる位置C(1)、C(2)、C(3)に中心を有し、入射範囲Ri(1)の中心位置C(1)に対して入射範囲Ri(2)の中心位置C(2)はX方向にシフト量Δだけシフトし、入射範囲Ri(2)の中心位置C(2)に対して入射範囲Ri(3)の中心位置C(3)はX方向にシフト量Δだけシフトしている。なお、図2の例では、縞パターンP(N)は10周期の長さを有するが、縞パターンP(N)の周期はこれに限られず100周期程度あるいはそれ以上となりうる。例えば、100周期の縞パターンP(N)を得る場合には、入射範囲Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)の長さを10倍にして100周期分の縞パターンP(N)を形成してもよいし、入射範囲Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)の長さはそのままに、入射範囲Ri(1)、Ri(2)、Ri(3)を100分割した周期の縞パターンP(N)を形成してもよい。
図2の「入射範囲Ri(1)」の欄では、X方向において位置C(1)を中心とする入射範囲Ri(1)に平行光Ls(1)が入射した様子が示されている。その結果、位置C(1)を中心とする投影範囲Rp(1)に対して、X方向に周期的に変化する光強度を有する縞パターンP(1)が投影される。
図2の「入射範囲Ri(2)」の欄では、X方向において位置C(1)よりシフト量Δだけシフトした位置C(2)を中心とする入射範囲Ri(2)に平行光Ls(2)が入射した様子が示されている。その結果、位置C(2)を中心とする投影範囲Rp(2)に対して、X方向に周期的に変化する光強度を有する縞パターンP(2)が投影される。
このように、縞パターンP(1)の投影範囲Rp(1)よりもX方向にシフト量Δだけシフトした投影範囲Rp(2)に、縞パターンP(2)が投影される。したがって、入射範囲Ri(N)を、入射範囲Ri(1)と入射範囲Ri(2)との間で変更することで、縞パターンP(N)の投影範囲Rp(N)を、投影範囲Rp(1)と投影範囲Rp(2)との間で変更できる。
ここで、位置C(1)、C(2)近傍の太線でハイライトした1周期分の縞パターンP(1)、P(2)の比較から分かるように、投影範囲Rp(1)に投影される縞パターンP(1)の位相と、投影範囲Rp(2)に投影される縞パターンP(2)の位相とは、シフト量Δに相当する量だけずれる。つまり、入射範囲Ri(N)を、入射範囲Ri(1)と入射範囲Ri(2)との間で変更することで、縞パターンP(N)の位相をシフト量Δに相当する量だけ変更できる。
図2の「入射範囲Ri(3)」の欄では、X方向において位置C(2)よりシフト量Δだけシフトした位置C(3)を中心とする入射範囲Ri(3)に平行光Ls(3)が入射した様子が示されている。その結果、位置C(3)を中心とする投影範囲Rp(3)に対して、X方向に周期的に変化する光強度を有する縞パターンP(3)が投影される。
このように、縞パターンP(2)の投影範囲Rp(2)よりもX方向にシフト量Δだけシフトした投影範囲Rp(3)に、縞パターンP(3)が投影される。したがって、入射範囲Ri(N)を、入射範囲Ri(2)と入射範囲Ri(3)との間で変更することで、縞パターンP(N)の投影範囲Rp(N)を、投影範囲Rp(2)と投影範囲Rp(3)との間で変更できる。
ここで、位置C(2)、C(3)近傍の太線でハイライトした1周期分の縞パターンP(2)、P(3)の比較から分かるように、投影範囲Rp(2)に投影される縞パターンP(2)の位相と、投影範囲Rp(3)に投影される縞パターンP(3)の位相とは、シフト量Δに相当する量だけずれる。つまり、入射範囲Ri(N)を、入射範囲Ri(2)と入射範囲Ri(3)との間で変更することで、縞パターンP(N)の位相をシフト量Δに相当する量だけ変更できる。
つまり、回折光学素子45の入射面451のうち、平行光Ls(N)を入射させる入射範囲Ri(N)をX方向にシフトさせることで、投影範囲Rp(N)に投影される縞パターンP(N)の位相を変更できる。これによって、ワークWの三次元形状を計測するのに必要となる、互いに異なる位相を有する3個の縞パターンP(N)をワークWに投影できる。この際、入射範囲Ri(N)の変更は、空間光変調器431によって実行される。つまり、空間光変調器431は、平行光射出部41からの平行光Liを変調することで、入射範囲Ri(N)(N=1、2、3)に入射する平行光Ls(N)(N=1、2、3)を射出する。
図3は図1の外観検査装置が具備する電気的構成を示すブロック図である。外観検査装置1は、装置全体を統括的に制御する制御部100を備える。この制御部100は、空間光変調器431を制御するパターン制御部110と、撮像カメラ3を制御する撮像制御部120とを有する。空間光変調器431は、パターン制御部110からの指令に応じて、射出する平行光Ls(N)を切り替えて(N=1、2、3)、位相の異なる縞パターンP(1)、P(2)、P(3)を順番に投影する。これに対して、撮像カメラ3は、投影された縞パターンP(1)、P(2)、P(3)のそれぞれを撮像して画像I(1)、I(2)、I(3)を取得し、これらを撮像制御部120に出力する。
また、制御部100は、HDD(Hard Disk Drive)等で構成された記憶部130を有し、撮像制御部120は、画像I(1)、I(2)、(3)を記憶部130に格納する。さらに、制御部100は、記憶部130に格納された画像I(1)、I(2)、(3)に基づきワークWの外観を検査する演算を実行する演算部140を有する。演算部140は、画像I(1)、I(2)、(3)から位相シフト法により求めたワークWの三次元形状に基づき外観検査を行い、プロセッサあるいはFPGA(Field Programmable Gate Array)等によって構成される。この演算部140は、図4を用いて後に説明する位相変換部141、形状取得部142および外観検査部143を有する。なお、パターン制御部110、撮像制御部120および演算部140を別体で構成する必要は必ずしもなく、単一のプロセッサあるいはFPGA等にこれらの機能を実装してもよい。
図4は図1の外観検査装置において実行される外観検査を示すフローチャートである。このフローチャートは、制御部100の制御によって実行される。ステップS101では、光源411が点灯する。これによって、平行光Liが空間光変調器431に入射する。続いて、値Nが「0」にリセットされ(ステップS102)、「1」だけインクリメントされる(ステップS103)。
ステップS104では、空間光変調器431は、入射してくる平行光Liを変調することで、N番目の入射範囲Ri(N)に向かう平行光Ls(N)を、ミラー432を介して回折光学素子45に入射させる。こうして空間光変調器431は、回折光学素子45の入射面451のうち、平行光Ls(N)を入射させる入射範囲Ri(N)を選択する。その結果、投影範囲Rp(N)に縞パターンP(N)が投影される。そして、撮像カメラ3がワークWに投影された縞パターンP(N)を撮像して、画像I(N)を取得する(ステップS105)。
ステップS106では、値Nが最大値Nx(=3)に到達したかが判断される。そして、値Nが最大値Nxに到達するまで(ステップS106で「YES」となるまで)、値Nをインクリメントしつつ(ステップS103)、ステップS104、S105が繰り返される。これによって、ワークWに投影する縞パターンP(N)を、互いに異なる位相を有する3個の縞パターンP(1)、P(2)、P(3)の間で切り替えつつ、縞パターンP(1)、P(2)、P(3)のそれぞれを撮像した画像I(1)、I(2)、I(3)が撮像されて、記憶部130に格納される。
ステップ107では、位相変換部141が画像I(1)、I(2)、I(3)に基づき、各XY座標における位相を示す位相情報を求める。ステップS108では、形状取得部142が、位相情報に基づき各XY座標での高さを求めることで、ワークWの三次元形状を求める。なお、位相から高さへの変換は、演算によって実行してもよいし、予め用意された変換テーブルによって実行してもよい。こうして、位相シフト法によってワークWの三次元形状が求められる。そして、ステップS109では、外観検査部143が、ワークWの三次元形状に基づき、ワークWの外観を検査する。
以上に説明した実施形態では、平行光射出部41から射出される平行光Liのうち、選択された一部(平行光Ls(N))が回折光学素子45に向けて射出され、回折光学素子45が入射してきた平行光Lsを回折することで生成した縞パターンP(N)がワークW(対象物)に投影される。この回折光学素子45は入射範囲Ri(N)に応じた投影範囲Rp(N)に縞パターンP(N)を投影する機能を有し、回折光学素子45への入射範囲Ri(N)を変更することで、ワークWに投影される縞パターンPの位置が変更され、その結果、当該縞パターンPの位相が変更される。したがって、特許文献1のように複数の光源のうちから点灯させる光源を変更する必要がない。そのため、複数の位相ごとに光源を設ける必要がない。こうして、多数の光源を要することなく、ワークWに投影される縞パターンP(N)の位相を変更することが可能となっている。
また、選択部43は、平行光射出部41から射出された平行光Liのうち、対象となる入射範囲Ri(N)に向かう平行光Ls(N)を回折光学素子45に向けて射出するため、その他の光は縞パターンP(N)の投影に利用されない。ただし、こうして利用されない光の量は、上述のシフト量Δに相当する程度の量であり、入射範囲Riに入射する光の量に比べてわずかである。これに対して、特許文献1では、光源からの光の約半分が格子プレートによって遮られて利用されない。このように、本実施形態は、光の利用効率という点においても極めて有利である。
さらに、特許文献1では、縞パターンPの位相を変更できる回数は、光源の個数で決まってしまう。これに対して、本実施形態では、選択部43によって入射範囲Ri(N)をシフトさせる量および回数を変更するだけで、縞パターンPの位相の変更回数を必要に応じて増減できる。
また、特許文献1 で投影できる縞パターンは、正弦波パターンがゆがんだ形状となる。これに対して、本実施形態では、ゆがみの少ない正弦波パターンを有する縞パターンP
を投影することができる。
また、選択部43は、空間光変調器431を有し、平行光射出部41から射出された平行光Liを空間光変調器431により変調することで入射範囲Ri(N)を選択する。このように空間光変調器431と回折光学素子45との組み合わせによって縞パターンP(N)の位置(すなわち、位相)を変更することで、多数の光源を要することなく、縞パターンP(N)の位相を高速に変更することが可能となる。
また、回折光学素子45の格子面に直交する回転軸A(中心線)の周りで、回折光学素子45を回転可能に支持する格子支持部材47が具備されており、平行光Ls(N)は、回転軸Aに平行に回折光学素子45に入射する。かかる構成では、回折光学素子45を回転させるだけで、ワークWに投影される縞パターンP(N)の向きを変更することができる。
以上のように、本実施形態では、外観検査装置1が本発明の「外観検査装置」の一例に相当し、位相変換部141が本発明の「第1演算部」の一例に相当し、形状取得部142が本発明の「第2演算部」の一例に相当し、外観検査部143が本発明の「第3演算部」の一例に相当し、撮像カメラ3が本発明の「撮像部」の一例に相当し、パターン投影装置4が本発明の「パターン投影装置」の一例に相当し、平行光射出部41が本発明の「平行光射出部」の一例に相当し、選択部43が本発明の「選択部」の一例に相当し、空間光変調器431が本発明の「空間光変調器」の一例に相当し、回折光学素子45が本発明の「回折光学素子」の一例に相当し、格子支持部材47が本発明の「格子支持部材」の一例に相当し、回転軸Aが本発明の「中心線」の一例に相当し、縞パターンPが本発明の「縞パターン」の一例に相当し、入射範囲Ri(N)が本発明の「入射範囲」の一例に相当し、投影範囲Rp(N)が本発明の「投影範囲」の一例に相当し、ワークWが本発明の「対象物」の一例に相当する。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、平行光射出部41の具体的構成は上記の例に限られない。したがって、平行光を射出するレーザ発振器を光源411として用いて、光源411から射出された平行光Leをビームエキスパンダで拡張することで平行光Liを生成するように、平行光射出部41を構成してもよい。
また、選択部43の具体的構成は上記の例に限られない。例えば、ミラー432を設けずに、空間光変調器431から射出された光を回折光学素子45に直接入射させてもよい。
また、空間光変調器431は反射型に限られず、透過型でもよい。
また、回折光学素子45は、透過型に限られず反射型でもよい。
また、ワークWに投影する縞パターンPの個数は3個に限られず、4個以上であってもよい。
また、回折光学素子45が生成する縞パターンPは正弦波パターンに限られない。回折光学素子45が正弦波パターン以外の縞パターンPを生成する場合には、特許文献1に示される全空間テーブル化法によってワークWの三次元形状を求めてもよい。あるいは、回折光学素子45により正弦波パターンの縞パターンPを生成する場合においても全空間テーブル化法を用いてもよい。
この方法によれば、水平な基準平面に投影された光パターンを撮像した画像から、XY座標における基準平面上の各座標位置の位相を算出する処理が、基準平面のZ座標(高さ)を変更しつつ繰り返し実行される。その結果、三次元座標(XYZ座標)における座標位置と当該座標位置の位相との対応関係を示すデータを、計測空間内の各座標位置について有する位相座標テーブル(全空間テーブル)が取得される。そして、計測対象物の三次元形状の計測では、計測対象物に投影された光パターンが示す各XY座標位置における位相と、全空間テーブルとを対比することで、計測対象物の外表面の三次元座標が算出される。
本発明は、対象物の三次元形状を計測するために投影した縞パターンの位相を変更する技術全般に利用できる。
1…外観検査装置
141…位相変換部(第1演算部)
142…形状取得部(第2演算部)
143…外観検査部(第3演算部)
3…撮像カメラ(撮像部)
4…パターン投影装置
41…平行光射出部
43…選択部
431…空間光変調器
45…回折光学素子
47…格子支持部材
A…回転軸(中心線)
P…縞パターン
Ri(N)…入射範囲
Rp(N)…投影範囲
W…ワーク(対象物)

Claims (6)

  1. 平行光を射出する平行光射出部と、
    前記平行光射出部から射出された前記平行光を回折することで生成した、周期的に光強度が変化する縞パターンを対象物に投影する回折光学素子と、
    前記平行光射出部から射出された前記平行光のうちから選択した一部を前記回折光学素子に向けて射出することで、前記回折光学素子のうち前記平行光が入射する入射範囲を選択する選択部と
    を備え、
    前記回折光学素子は、前記入射範囲に応じた投影範囲に前記縞パターンを投影し、
    前記選択部は、前記入射範囲を変更することで前記対象物に投影される前記縞パターンの位置を変更するパターン投影装置。
  2. 前記選択部は、空間光変調器を有し、前記平行光射出部から射出された前記平行光を前記空間光変調器により変調することで前記入射範囲を選択する請求項1に記載のパターン投影装置。
  3. 前記空間光変調器は、デジタルミラーデバイス、グレーティングライトバルブあるいはLCOSである請求項2に記載のパターン投影装置。
  4. 前記回折光学素子の格子面に直交する中心線の周りで、前記回折光学素子を回転可能に支持する格子支持部材をさらに備え、
    前記平行光は、前記中心線に平行に前記回折光学素子に入射する請求項1ないし3のいずれか一項に記載のパターン投影装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載のパターン投影装置と、
    前記パターン投影装置によって対象物に投影された、互いに異なる位相を有する3個以上の縞パターンを撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された前記3個以上の縞パターンから位相を求める第1演算部と、
    前記第1演算部が求めた前記位相から前記対象物の三次元形状を求める第2演算部と、
    前記第2演算部が求めた前記三次元形状に基づき前記対象物の外観を検査する第3演算部と
    を備えた外観検査装置。
  6. 平行光射出部から平行光を射出する工程と、
    前記平行光のうちから選択した一部を回折光学素子に入射させることで、前記回折光学素子のうち前記平行光が入射する入射範囲を選択する工程と、
    前記回折光学素子により前記平行光を回折することで生成した、周期的に光強度が変化する縞パターンを対象物に投影する工程と
    を備え、
    前記回折光学素子は、前記入射範囲に応じた投影範囲に前記縞パターンを投影し、
    前記入射範囲を変更することで前記対象物に投影される前記縞パターンの位置を変更するパターン投影方法。
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