JP4648915B2 - 立体形状計測装置および立体形状計測方法 - Google Patents
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Description
L1≒ν(p1)2/λ (νは整数)である。
好ましくは、第1の格子または第2の格子は、位相格子と振幅格子との少なくともいずれかを含む。
次に、図3を参照して、ピッチP3を有する格子310を光源300で照射する場合について説明する。図3は、光源300と格子310とからなる光学系を表わす図である。この場合、格子310によって0次光(透過光)と高次回折光とが生じる。
上述のように、第2の格子220と物体100との間隔が距離Lである場所においては、光源110が大きな光源であっても、コントラストのよいモアレ縞が現れる。しかし、光源110の大きさxが大きいとき、距離Lの位置からずれると、コントラストが低下する。
本発明の実施の形態に係る投影方法においては、ピッチが異なる2つの格子の投影像を重ね合わせることにより、粗いピッチの明暗分布をモアレ縞として生じさせている。モアレ縞を撮影するカメラでは、細かい格子は分解できないため、平均化された強度分布が検出される。そのため、元の格子は、明暗の2値を有するものであるが、生成された格子は、1ピッチ内で明暗がゆっくり変化することになる。この明暗の変化は、正弦波に近いものとなる。このことは、立体形状測定方法におけるデータ処理に有利となる。
以上の説明では、単純な一次元格子が使用されていたが、本発明の実施の形態に係る立体形状計測方法は、2次元の格子も使用することができる。この場合、画像内の投影格子の位置を特定しやすくなる。たとえば、30度、90度、150度方向の周期が全て同じであるような格子が使用されてもよい。このような格子であっても、1次元格子を用いて投影される像と同様の像が得られるため、上述のような説明が妥当する。
本発明の実施の形態に係る投影方法によって照射可能な面積は、光源から放射される光の広がりと、格子の大きさとによって決定される。
以上、本発明の実施の形態に係る立体形状計測方法で使用される格子は、透明と不透明との透過率が2値である振幅格子であった。振幅格子はコントラストがよいという利点がある。しかしながら、本発明の実施の形態に係る立体形状計測方法で使用される格子は、振幅格子に限られない。たとえば、位相格子が使用されてもよい。位相格子は、入射光に対して、その位相を変化させる特性を有する。位相格子は、表面に凹凸(レリーフ)を有する表面位相格子と、媒質内部の屈折率が周期的に変化している体積位相格子のいずれであってもよい。表面位相格子は、たとえば、反射回折格子、透過回折格子等を含む。
あるいは、振幅格子と位相格子とを複合した格子が使用されてもよい。
ここで、他の格子投影方法について説明する。レンズを使用しない他の格子投影方法として、ホログラムを用いる方法がある。この方法によると、レーザ光源から発せられた光をホログラムに入射し、ホログラムからの回折光を、立体形状の測定の対象となる物体に当てる。ホログラムは微細回折格子であるという点で、本発明の実施の形態に係る立体形状計測方法が格子を使用するという点と類似する。また、本実施の形態に係る立体形状計測方法における格子投影方法が2つの格子を必要とするのに対して、ホログラムという1つの格子を必要とするという点で、利点を有する。
Claims (9)
- 波長(λ)の光を発する光源と、
前記光源から離れて配置される格子であって、第1のピッチ(p1)を有する第1の格子と、
前記光源の反対側に前記第1の格子から第1の距離(L1)を隔てて配置される格子であって、前記第1のピッチよりも小さな第2のピッチ(p2)を有する第2の格子とを備え、
前記第1の距離と前記第1のピッチと前記波長との関係は、
L1≒ν(p1)2/λ (νは整数)
である、立体形状を計測するための装置。 - 前記第2の格子から前記光源の反対側の計測対象に係る物体までの第2の距離L20を測定する測距手段をさらに備え、
前記第1のピッチp1と、前記第2のピッチp2と、前記第1の距離L1と、前記第2の距離L20との関係は、
L20≒L1p2/(p1−p2)である、請求項1に記載の装置。 - 前記第1の格子または前記第2の格子は、2次元格子を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の格子または前記第2の格子は、位相格子と振幅格子との少なくともいずれかを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の格子と前記第2の格子との間に配置され、屈折率(n)を有して前記光を透過する透過部をさらに備え、
前記第1の距離と、前記屈折率と、前記第1のピッチと、前記波長との関係は、
L1≒nν(p1)2/λ
である、請求項1〜4のいずれかに記載の装置。 - 前記第2の格子を透過した光によって投影された画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段から出力される画像データに基づいて被写体の形状を算出する算出手段とをさらに備える、請求項1〜5のいずれかに記載の装置。 - 光源から、第1の格子と第2の格子とに向けて、波長(λ)の光を放射するステップを備え、
前記第1の格子は、前記光源から離れて配置される格子であって、第1のピッチ(p1)を有しており、前記第2の格子は、前記光源の反対側に前記第1の格子から第1の距離(L1)を隔てて配置される格子であって、前記第1のピッチよりも小さな第2のピッチ(p2)を有しており、前記第1の距離と前記第1のピッチと前記波長との関係は、
L1≒ν(p1)2/λ (νは整数)であり、
前記放射された光によって生成される映像を撮影するステップと、
前記撮影により生成された画像データに基づいて被写体の形状を算出するステップとを備える、立体形状を計測するための方法。 - 前記光を放射するステップは、前記第2の格子からほぼ距離L20離れた場所に存在する物体に対して前記光を放射するステップを含み、
前記第1のピッチp1と、前記第2のピッチp2と、前記距離L1と、前記距離L20との関係は、
L20≒L1p2/(p1−p2)
である、請求項7に記載の方法。 - 前記第2の格子を透過した光によって投影された画像を撮影するステップと、
前記撮影によって出力される画像データに基づいて被写体の形状を算出するステップとをさらに備える、請求項7または8のいずれかに記載の方法。
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---|---|---|---|---|
JPH09243326A (ja) * | 1996-03-05 | 1997-09-19 | Mitsubishi Motors Corp | 道路白線認識装置 |
JP2000009445A (ja) * | 1998-06-23 | 2000-01-14 | Fuji Photo Optical Co Ltd | モアレ装置 |
JP2002081923A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Toru Yoshizawa | モアレ縞の投影による物体の三次元形状測定法及びその装置 |
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