JP5108267B2 - 位置検出用治具、位置検出装置、そのシステム、および、その方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像画像に基づく対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置の検出に利用される位置検出用治具、位置検出装置、そのシステム、および、その方法に関する。

従来、光学経路アレイと角度フィルタを利用して、被撮像物の６自由度、すなわち被撮像物が基準の位置からｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へずれた量、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心として回転した量を検出する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、ターゲット点を含むターゲット部材と、光路経路アレイ要素（ＯＰＡ要素）と、角度フィルタ部と、検出器アレイと、を備えている。そして、ターゲット部材のターゲット点からの光線を、ＯＰＡ要素を形成するファイバ束の光ファイバで受光する。さらに、ファイバの表面法線から角度αをなして角度フィルタ部の光軸と平行に、ファイバ束から抜ける光線だけを検出器アレイで受光する。そして、この検出器アレイにより得られる画像における楕円の長径、短径などに基づいて、６自由度の位置を測定する構成が採られている。

特開２００５−２７４５７７号公報

しかしながら、上述したような特許文献１のような構成では、検出器アレイで得られる画像のフォーカスがあっていない場合、６自由度の位置を正確に検出できないおそれがある。

本発明の目的は、このような実情などに鑑みて、撮像画像に基づいて対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を良好に検出可能な位置検出用治具、位置検出装置そのシステム、および、その方法を提供することである。

本発明の位置検出用治具は、所定の対象物を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づく前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置の検出に利用され、前記対象物に取り付けられる位置検出用治具であって、前記撮像手段で撮像される被撮像面と、この被撮像面に表示され複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、位置検出用治具における撮像手段で撮像される被撮像面に、複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様を表示させている。
ここで、正弦明暗模様の明度を、１つの正弦関数に基づき設定した場合、撮像画像のフォーカスがあっていない状態では、撮像画像の正弦明暗模様の状態が対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を反映していないことが確認されている。一方、正弦明暗模様の明度を、複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき設定した場合、撮像画像のフォーカスがあっていない状態であっても、撮像画像の正弦明暗模様の状態が対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を反映していることが確認されている。
このため、正弦明暗模様の明度を複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき設定することにより、撮像画像のフォーカスがあっていない状態であっても、例えば対象物が基準状態から所定の軸を中心に回転している場合に、撮像画像の正弦明暗模様の状態を、この回転している状態に反映させることができる。したがって、対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を良好に検出させることができる。

本発明の位置検出用治具では、前記正弦関数を四則した関数は、２次元の関数であることが好ましい。

この発明によれば、正弦明暗模様の明度を、複数の正弦関数を四則した２次元の関数に基づき設定している。
ここで、１次元の関数に基づき設定する場合、例えば変数ｘの関数に基づき設定する場合、対象物の基準状態に対するｘ方向（例えば、左右方向）への変位状態しか、正弦明暗模様の状態に反映させることができない。一方、２次元の関数に基づき設定する場合、例えば変数ｘ，ｙの関数に基づき設定する場合、対象物のｘ方向（例えば、左右方向）およびｙ方向（例えば、上下方向）への変位状態を、正弦明暗模様の状態に反映させることができる。したがって、対象物や撮像手段の位置をより良好に検出させることができる。

本発明の位置検出用治具では、薄膜状に形成された薄膜部材を具備し、前記被撮像面は、前記薄膜部材の一面であり、前記薄膜部材の他面により前記対象物に取り付けられることが好ましい。

この発明によれば、位置検出用治具に、薄膜部材を適用している。そして、この薄膜部材の一面を被撮像面とするとともに、他面により対象物に取り付けられる構成としている。
このため、薄膜部材の代わりに例えばブロック状のブロック部材を適用する場合と比べて、小型化や軽量化を容易に図ることができる。したがって、位置検出用治具の対象物への取付を容易にできる。また、複数の位置検出用治具の運搬が容易となり、利用の拡大を容易に図ることができる。

本発明の位置検出用治具では、前記正弦明暗模様は、前記被撮像面に印刷されて表示されたことが好ましい。

この発明によれば、正弦明暗模様を、被撮像面に印刷して表示させている。
このため、複製が容易な印刷により正弦明暗模様を設けているため、コストをかけることなく位置検出用治具を容易に大量生産できる。

本発明の位置検出用治具では、前記被撮像面に前記正弦明暗模様を被覆する状態で設けられた保護膜を具備したことが好ましい。

この発明によれば、被撮像面に正弦明暗模様を被覆する状態で保護膜を設けている。
このため、正弦明暗模様を保護膜で被覆して保護することにより、例えば酸化による明度の変化や、異物の衝突による損傷などを抑制することができる。

本発明の位置検出装置は、所定の対象物を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出装置であって、前記対象物に取り付けられた上述した位置検出用治具の前記正弦明暗模様を前記撮像手段にて撮像して生成した前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、この撮像画像取得手段で取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、撮像手段にて撮像して生成した上述した正弦明暗模様の撮像画像を取得する。そして、この撮像画像の正弦明暗模様の状態に基づいて、対象物や撮像手段の位置を検出する。
このため、撮像画像のフォーカスがあっていない場合でも、対象物や撮像手段の位置を反映可能な正弦明暗模様の状態に基づいて、対象物や撮像手段の位置を良好に検出することができる。

本発明の位置検出装置では、前記位置検出手段は、前記位置の検出として、前記撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つ軸に沿った方向へ変位した状態での位置を検出することが好ましい。

この発明によれば、対象物や撮像手段の位置の検出として、例えば対象物が、撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸に沿った方向へ変位した状態での位置を検出する。
このため、例えば対象物が基準状態から向きを変えずにｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へ変位した際の位置を検出することができ、位置検出装置の利便性を向上できる。

本発明の位置検出装置では、前記位置検出手段は、前記位置の検出として、前記撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸を中心にして回転した状態での位置を検出することが好ましい。

この発明によれば、対象物や撮像手段の位置の検出として、例えば対象物、撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸を中心にして回転した状態での位置を検出する。
このため、例えば対象物が基準状態からｘ，ｙ，ｚ方向へ変位せずにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心にして回転している状態、すなわち向きを変えている状態での位置を検出することができ、位置検出装置の利便性をより向上できる。

本発明の位置検出装置では、前記撮像画像取得手段で取得した前記撮像画像をフーリエ変換したフーリエ変換画像を生成するフーリエ変換画像生成手段を具備し、前記位置検出手段は、前記フーリエ変換画像生成手段で生成した前記フーリエ変換画像のフーリエ変換された前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記位置を検出することが好ましい。

この発明によれば、撮像画像をフーリエ変換したフーリエ変換画像を生成する。そして、このフーリエ変換画像のフーリエ変換された正弦明暗模様の状態に基づいて、対象物や撮像手段の位置を検出する。
このため、撮像画像をフーリエ変換することにより、周波数を用いて正弦明暗模様の状態を表すことができる。したがって、正弦明暗模様の撮像画像のみを利用して位置を検出する構成と比べて、扱うデータ量を少なくでき、位置の検出処理を容易にできる。

本発明の位置検出装置では、前記フーリエ変換画像生成手段で生成した前記フーリエ変換画像における水平方向の周波数成分を表す部分、および、垂直方向の周波数成分を表す部分のうち少なくともいずれか一方の部分をフーリエ部分画像として特定するフーリエ部分画像特定手段と、このフーリエ部分画像特定手段で特定した前記フーリエ部分画像をフーリエ逆変換したフーリエ逆変換画像を生成するフーリエ逆変換画像生成手段と、を具備し、前記位置検出手段は、前記フーリエ逆変換画像生成手段で生成した前記フーリエ逆変換画像のフーリエ逆変換された前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記位置を検出することが好ましい。

この発明によれば、フーリエ変換画像における水平方向の周波数成分を表す部分、および、垂直方向の周波数成分を表す部分のうち少なくともいずれか一方の部分をフーリエ部分画像として特定する。そして、このフーリエ部分画像をフーリエ逆変換したフーリエ逆変換画像を生成し、このフーリエ逆変換画像のフーリエ逆変換された正弦明暗模様の状態に基づいて、対象物や撮像手段の位置を検出する。
このため、フーリエ変換画像における水平方向や垂直方向の周波数成分を表す部分であるフーリエ部分画像をフーリエ逆変換することにより、正弦明暗模様の水平方向成分や垂直方向成分のみの状態を模様として表すことができる。したがって、この水平方向成分や垂直方向成分のみの状態を表す模様に基づいて、水平方向や垂直方向への変位や回転を容易にかつ適切に検出することができる。

本発明の位置検出システムは、所定の対象物に取り付けられる上述した位置検出用治具と、この位置検出用治具の前記正弦明暗模様を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する上述した位置検出装置と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、位置検出システムを、対象物に取り付けられる上述した位置検出用治具と、この位置検出用治具の正弦明暗模様を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づいて対象物や撮像手段の位置を検出する上述した位置検出装置と、で構成している。
このため、上述した位置検出用治具および位置検出装置と同様の作用効果を奏する状態で、対象物や撮像手段の位置を良好に検出可能な位置検出システムを提供できる。

本発明の位置検出方法は、所定の対象物を撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出方法であって、前記対象物に、上述した位置検出用治具を取り付け、この位置検出用治具の前記正弦明暗模様を撮像して前記撮像画像を生成し、この生成した前記撮像画像を取得し、この取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出することを特徴とする。

本発明の位置検出方法は、所定の対象物を撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出方法であって、前記対象物に、複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様を表示させ、この表示させた前記正弦明暗模様を撮像して前記撮像画像を生成し、この生成した前記撮像画像を取得し、この取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出することを特徴とする。

これらの発明によれば、上述した位置検出装置と同様の作用効果を奏することができる。なお、上述した位置検出用治具を利用せずに、対象物に正弦明暗模様を表示させる手法としては、例えば正弦明暗模様を対象物に直接的に印刷や彫刻やプレス加工により設ける手法が例示できる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

〔変位検出システムの構成〕
まず、本発明の一実施形態に係る位置検出システムとしての変位検出システムの構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る変位検出システム装置の概略構成を示す模式図である。図２は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｚ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｚ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。図３は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｙ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｙ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。図４は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｘ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｘ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。図５は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｙ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｙ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。図６は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｘ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｘ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。図７は、６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｚ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｚ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。図８は、位置検出基準シートに設けられた正弦明暗模様を示す模式図である。図９は、基準状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第１撮像画像を表し、（Ｂ）は第１フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。図１０は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。図１１は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。図１２は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。図１３は、基準状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第１水平フェーズマップを表し、（Ｂ）は第１垂直フェーズマップを表す。図１４は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。図１５は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。図１６は、検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。

変位検出システム１００は、図１に示すように、対象物としての光学部品３００の表面３００Ａに取り付けられた位置検出用治具としての位置検出基準シート１２０と、この位置検出基準シート１２０を撮像して第１撮像画像Ｔ_REF（図９（Ａ）参照）や第２撮像画像Ｔ（例えば、図１０（Ａ）参照）を生成する撮像手段としてのＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラ１４０と、各種情報などを表示する表示手段１６０と、各種設定事項を入力する入力手段１８０と、各種画像などを記憶するメモリ２００と、ＣＣＤカメラ１４０で生成された第１撮像画像Ｔ_REFおよび第２撮像画像Ｔに基づいて光学部品３００のいわゆる６自由度の位置を検出する位置検出装置２２０と、などを備えている。

ここで、６自由度の位置とは、光学部品３００が図２〜図７に示すように、ＣＣＤカメラ１４０の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態Ｓから検出状態Ｐｎ（ｎは自然数）に変位、回転した際の位置を意味する。
すなわち、６自由度の位置とは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＺ軸に沿って−ｚ方向、＋ｚ方向への変位した際の検出状態Ｐ１，Ｐ２の位置と、図３（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＹ軸を中心にしてマイナス方向（−ｒｙ方向）、プラス方向（＋ｒｙ方向）へ回転した際の検出状態Ｐ３，Ｐ４の位置と、図４（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＸ軸を中心にしてマイナス方向（−ｒｘ方向）、プラス方向（＋ｒｘ方向）へ回転した際の検出状態Ｐ５，Ｐ６の位置と、図５（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＹ軸に沿って−ｙ方向、＋ｙ方向への変位した際の検出状態Ｐ７，Ｐ８の位置と、図６（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＸ軸に沿って−ｘ方向、＋ｘ方向への変位した際の検出状態Ｐ９，Ｐ１０の位置と、図７（Ａ），（Ｂ）に示すような基準状態ＳからＺ軸を中心にしてマイナス方向（−ｒｚ方向）、プラス方向（＋ｒｚ方向）へ回転した際の検出状態Ｐ１１，Ｐ１２の位置と、を意味している。

位置検出基準シート１２０は、図１に示すように、薄膜部材としての紙１２１と、この紙１２１に印刷して表示された正弦明暗模様１２２と、紙１２１に設けられた保護膜１２３と、を備えている。
紙１２１の一面は、正弦明暗模様１２２が印刷される被撮像面としての印刷面１２１Ａとされている。また、紙１２１の他面は、光学部品３００の表面３００Ａに貼り付けられる貼付面１２１Ｂとされている。この紙１２１は、貼付面１２１Ｂおよび表面３００Ａの間に塗布された図示しない接着層により、光学部品３００に適宜貼り付け、すなわち取り付けられる。
正弦明暗模様１２２は、図８に示すように、格子状に明暗が設定された構成を有している。具体的には、以下の式（１）に基づいて、明度が設定されている。

ここで、式（１）において、右辺の第１項および第３項は、変数がｘの異なる正弦関数であり、右辺の第２項および第４項は、変数がｙの異なる正弦関数である。つまり、正弦明暗模様１２２は、複数の異なる正弦関数を四則した２次元の関数に基づき明度が設定された構成を有している。
なお、式（１）から明らかなように、正弦明暗模様１２２には、ｘおよびｙの各々に周波数成分ＬＦ，ＨＦが含まれている。ここでは、２つの周波数成分を含む構成としたが、３つ以上としてもよい。

保護膜１２３は、紙１２１の印刷面１２１Ａに、正弦明暗模様１２２を被覆する状態で設けられている。

ＣＣＤカメラ１４０は、図１に示すように、レンズ１４１と、撮像部１４２と、などを備えている。
撮像部１４２は、位置検出装置２２０に接続されている。この撮像部１４２は、位置検出装置２２０により制御され、レンズ１４１を介して入射される光を撮像する。そして、基準状態Ｓで配置された光学部品３００の正弦明暗模様１２２に対応する光に基づいて、第１撮像画像Ｔ_REFを生成して位置検出装置２２０へ出力する。また、検出状態Ｐｎで配置された光学部品３００の正弦明暗模様１２２に対応する光に基づいて、第２撮像画像Ｔを生成して位置検出装置２２０へ出力する。

表示手段１６０は、位置検出装置２２０に接続されている。この表示手段１６０は、位置検出装置２２０の制御により、各種情報などを適宜表示する。

入力手段１８０は、位置検出装置２２０に接続された図示しない操作ボタンや操作つまみを有している。この入力手段１８０は、操作ボタンや操作つまみなどの入力操作に応じた操作信号を位置検出装置２２０へ出力し、位置検出装置２２０の動作に関する各種事項を設定する。

メモリ２００は、位置検出装置２２０に接続されている。このメモリ２００は、位置検出装置２２０の制御により、各種画像などを適宜記憶する。

位置検出装置２２０は、各種プログラムとして、撮像画像取得手段２２１と、フーリエ画像生成手段２２２と、フーリエ部分画像特定手段としてのセレクションマスク設定手段２２３と、フーリエ逆変換画像生成手段としてのフェーズマップ生成手段２２４と、位置検出手段２２５と、などを備えている。

撮像画像取得手段２２１は、入力手段１８０から第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔを撮像する旨の操作信号を取得すると、ＣＣＤカメラ１４０を制御して、ＣＣＤカメラ１４０から、図９（Ａ）に示すような第１撮像画像Ｔ_REFや、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、および、図１２（Ａ）に示すような第２撮像画像Ｔを取得して、メモリ２００に適宜記憶させる。ここで、第２撮像画像Ｔの正弦明暗模様１２２の状態は、光学部品３００の変位や回転によって、異なるものとなる。例えば、図２（Ａ）に示すように、光学部品３００が−ｚ方向に変位した場合、第２撮像画像Ｔの正弦明暗模様１２２は、第１撮像画像Ｔ_REFよりも明暗部分の大きさが大きくなる。また、図３（Ａ）に示すように、光学部品３００が−ｒｙ方向に変位した場合、第２撮像画像Ｔの正弦明暗模様１２２は、第１撮像画像Ｔ_REFと比べて、＋ｘ方向側の明暗部分の大きさが−ｘ方向側よりも大きくなる。

フーリエ画像生成手段２２２は、メモリ２００から第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔを適宜取得する。そして、第１撮像画像Ｔ_REFをフーリエ変換して、図９（Ｂ）に示すような第１フーリエ変換画像Ｗ_REFを生成し、メモリ２００に適宜記憶させる。また、第２撮像画像Ｔをフーリエ変換して、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、および、図１２（Ｂ）に示すような第２フーリエ変換画像Ｗを生成し、メモリ２００に適宜記憶させる。この第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗは、黒色の背景と、この背景の所定の位置に表示された白色や灰色の点や細長状のパターン（以下、フリンジパターンと称す）と、により、正弦明暗模様１２２の撮像状態、すなわち第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔにおける正弦明暗模様１２２の明暗の間隔や明暗部分の大きさを表している。

セレクションマスク設定手段２２３は、メモリ２００から第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗを適宜取得する。そして、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗに対して、図９（Ｃ）、図１０（Ｃ）、図１１（Ｃ）、および、図１２（Ｃ）に示すような、第１特定領域Ｍ１および第２特定領域Ｍ２を有するセレクションマスクＭを設定する処理をする。
具体的には、セレクションマスク設定手段２２３は、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける水平方向の周波数成分（以下、水平成分と称す）や垂直方向の周波数成分（以下、垂直成分と称す）を表す複数のフリンジパターンを認識する。さらに、これら複数のフリンジパターンから、フリンジパターンの幅および長手の方向に基づいて、正弦明暗模様１２２の撮像状態に対応する光学部品３００の変位状態や回転状態を最もよく表す水平成分や垂直成分のフリンジパターンを選出する。そして、この選出した水平成分のフリンジパターンを含む略正方形の領域を第１特定領域Ｍ１とし、垂直成分のフリンジパターンを含む略正方形の領域を第２特定領域Ｍ２としたセレクションマスクＭを設定する。すなわち、セレクションマスク設定手段２２３は、光学部品の変位状態や回転状態に対応して異なる位置に第１，第２特定領域Ｍ１，Ｍ２を設定する。

ここで、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける第１特定領域Ｍ１に対応する部分は、本発明のフーリエ変換画像における水平方向の周波数成分を表す部分に対応し、フェーズマップ生成手段２２４により処理されて後述する第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzとして取得される。また、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける第２特定領域Ｍ２に対応する部分は、本発明のフーリエ変換画像における垂直方向の周波数成分を表す部分に対応し、フェーズマップ生成手段２２４により処理されて後述する第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertとして取得される。つまり、セレクションマスク設定手段２２３は、本発明のフーリエ部分画像を特定する処理をする。

フェーズマップ生成手段２２４は、第１フーリエ変換画像Ｗ_REFおよびセレクションマスクＭに基づいて、図１３（Ａ）に示すようなフーリエ逆変換画像としての第１水平フェーズマップφ_REF,horzと、図１３（Ｂ）に示すようなフーリエ逆変換画像としての第１垂直フェーズマップφ_REF,vertと、を生成する。
具体的には、フェーズマップ生成手段２２４は、メモリ２００から第１フーリエ変換画像Ｗ_REFを適宜取得する。さらに、この第１フーリエ変換画像Ｗ_REFから第１特定領域Ｍ１に対応する部分を取得する。そして、この取得した部分をフーリエ逆変換して、第１水平フェーズマップφ_REF,horzを生成し、メモリ２００に適宜記憶させる。また、第１フーリエ変換画像Ｗ_REFの第２特定領域Ｍ２に対応する部分を取得、フーリエ逆変換して、第１垂直フェーズマップφ_REF,vertを生成し、メモリ２００に適宜記憶させる。
さらに、フェーズマップ生成手段２２４は、第２フーリエ変換画像ＷおよびセレクションマスクＭに基づいて、第２フーリエ変換画像Ｗの第１特定領域Ｍ１に対応する部分を取得、フーリエ逆変換して、フーリエ逆変換画像としての第２水平フェーズマップφ_horzを生成するとともに、第２特定領域Ｍ２に対応する部分を取得、フーリエ逆変換して、フーリエ逆変換画像としての第２垂直フェーズマップφ_vertを生成し、メモリ２００に適宜記憶させる。

ここで、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzは、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける水平成分に対応する縞模様を表す画像となる。また、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertは、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける垂直成分に対応する縞模様を表す画像となる。そして、これら第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzおよび第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertは、縞模様における縞の並び方向や並ぶ間隔により、光学部品３００の変位状態や回転状態を表す。

位置検出手段２２５は、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzと、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertと、などに基づいて、光学部品３００の６自由度の位置を検出する。

具体的には、位置検出手段２２５は、メモリ２００の第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzと、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertと、を適宜取得して、以下の式（２）および式（３）に基づいて、Δｘ（ｘ，ｙ）におけるパラメータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆと、Δｙ（ｘ、ｙ）におけるパラメータＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌと、を決定する。

ここで、第１水平フェーズマップφ_REF,horzと、図１０（Ａ）に示すような第２撮像画像Ｔに基づく第２水平フェーズマップφ_horzと、を式（２）に適用すると、図１４（Ａ）に示すような水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horzが得られる。また、第１水平フェーズマップφ_REF,horzと、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）にそれぞれ示すような第２撮像画像Ｔに基づく第２水平フェーズマップφ_horzと、を式（２）に適用すると、図１５（Ａ）、図１６（Ａ）にそれぞれ示すような水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horzが得られる。
さらに、第１垂直フェーズマップφ_REF,vertと、図１０（Ａ）に示すような第２撮像画像Ｔに基づく第２垂直フェーズマップφ_vertと、を式（３）に適用すると、図１４（Ｂ）に示すような垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vertが得られる。また、第１垂直フェーズマップφ_REF,vertと、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）にそれぞれ示すような第２撮像画像Ｔに基づく第２垂直フェーズマップφ_vertと、を式（３）に適用すると、図１５（Ｂ）、図１６（Ｂ）にそれぞれ示すような垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vertが得られる。

位置検出手段２２５は、式（２）に基づいて、水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horzに最も適合するパラメータＡ〜Ｆを決定する。また、式（３）に基づいて、垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vertに最も適合するパラメータＧ〜Ｌを決定する。このように決定されたパラメータＡ〜Ｌは、図１４（Ａ），（Ｂ）、図１５（Ａ），（Ｂ）、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すような水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horzや垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vert（以下、水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horzおよび垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vertを合わせて表現する際には、合成フェーズマップφ−φ_REFと表現する）での縞模様が並ぶ方向や間隔の大きさに対応する値となる。つまり、パラメータＡ〜Ｌは、光学部品３００の変位状態や回転状態に対応した値となる。
そして、位置検出手段２２５は、これら決定したパラメータＡ〜Ｌに基づいて、光学部品３００の６自由度の位置を検出、すなわち、図２〜図７に示すように、基準状態Ｓから検出状態Ｐｎに変位、回転した際の位置を検出する。

例えば、パラメータＡ〜Ｌが図１４（Ａ），（Ｂ）の合成フェーズマップφ−φ_REFに最も適合する値の場合、図１４（Ｃ）に示すように、光学部品３００が、−ｚ方向へ変位した際の位置を検出する。また、パラメータＡ〜Ｌが図１５（Ａ），（Ｂ）の合成フェーズマップφ−φ_REFに最も適合する値の場合、図１５（Ｃ）に示すように、光学部品３００が、＋ｒｚ方向へ回転した際の位置を検出する。さらに、パラメータＡ〜Ｌが図１６（Ａ），（Ｂ）の合成フェーズマップφ−φ_REFに最も適合する値の場合、図１６（Ｃ）に示すように、光学部品３００が、−ｒｙ方向へ回転した際の位置を検出する。
そして、位置検出手段２２５は、この検出結果を表示手段１６０で表示させる。

なお、第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔ、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗ、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vert、水平合成フェーズマップφ_horz−φ_REF,horz、および、垂直合成フェーズマップφ_vert−φ_REF,vertのうち少なくともいずれか１つを、表示手段１６０で適宜表示させる構成としてもよい。

〔変位検出システムの動作〕
次に、変位検出システム１００の動作について説明する。

まず、作業者は、光学部品３００の表面３００Ａに、位置検出基準シート１２０を貼り付ける。そして、光学部品３００を特定の位置に配置する。このとき、光学部品３００は、基準状態Ｓに位置することとなる。この後、作業者は、変位検出システム１００の入力手段１８０を入力操作して、第１撮像画像Ｔ_REFを撮像する旨の設定入力をする。
変位検出システム１００の位置検出装置２２０は、第１撮像画像Ｔ_REFを撮像する旨の設定入力を認識すると、ＣＣＤカメラ１４０を制御して、このＣＣＤカメラ１４０で生成された第１撮像画像Ｔ_REFを取得する。この後、位置検出装置２２０は、基準状態Ｓにおける正弦明暗模様１２２の状態を表す第１撮像画像Ｔ_REFに基づいて、第１フーリエ変換画像Ｗ_REFの生成処理、セレクションマスクＭの設定処理、第１水平フェーズマップφ_REF,horzおよび第１垂直フェーズマップφ_REF,vertの生成処理を実施して、第１水平フェーズマップφ_REF,horzおよび第１垂直フェーズマップφ_REF,vertをメモリ２００に記憶させる。

そして、作業者は、例えば第１撮像画像Ｔ_REFが撮像された光学部品３００を、他の光学部品３００に交換する際に、あるいは、一度取り外して再配置する際に、位置検出基準シート１２０が貼り付けられた光学部品３００を、第１撮像画像Ｔ_REFの撮像時と略等しい位置に配置する。このとき、光学部品３００は、検出状態Ｐｎに位置することとなる。
位置検出装置２２０は、作業者の設定入力に基づいて、第２撮像画像Ｔを撮像する旨の設定入力を認識すると、ＣＣＤカメラ１４０で生成された第２撮像画像Ｔを取得する。そして、検出状態Ｐｎにおける正弦明暗模様１２２の状態を表す第２撮像画像Ｔに基づいて、第２フーリエ変換画像Ｗの生成処理、セレクションマスクＭの設定処理、第２水平フェーズマップφ_horzおよび第２垂直フェーズマップφ_vertの生成処理を実施して、第２水平フェーズマップφ_horzおよび第２垂直フェーズマップφ_vertをメモリ２００に記憶させる。

この後、位置検出装置２２０は、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horzと、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertと、上述した式（２），（３）に基づいて、パラメータＡ〜Ｌを決定し、このパラメータＡ〜Ｌに基づいて、光学部品３００が検出状態Ｐｎに変位、回転した際の位置を検出する。

〔実施形態の作用効果〕
上述したように、上記一実施形態では、位置検出基準シート１２０における印刷面１２１Ａに、複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様１２２を表示させている。そして、この位置検出基準シート１２０を、貼付面１２１Ｂで光学部品３００に取り付け可能な構成としている。
このため、正弦明暗模様１２２の明度を複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき設定することにより、第２撮像画像Ｔのフォーカスがあっていない状態であっても、例えば光学部品３００が基準状態ＳからＹ軸を中心に回転している場合に、第２撮像画像Ｔの正弦明暗模様１２２の状態を、この回転している状態に反映させることができる。したがって、変位検出システム１００に、光学部品３００の位置を良好に検出させることができる。

そして、正弦明暗模様１２２の明度を、複数の正弦関数を四則した２次元の関数に基づき設定している。
このため、正弦明暗模様１２２の明度を２次元の関数、具体的には、変数ｘ，ｙの関数に基づき設定しているので、光学部品３００のｘ方向（例えば、左右方向）およびｙ方向（例えば、上下方向）への変位状態を、正弦明暗模様１２２の状態に反映させることができる。したがって、例えばｘ方向への変位状態しか正弦明暗模様１２２の状態に反映させることができない１次元の関数に基づいて、正弦明暗模様１２２を設定する構成と比べて、光学部品３００の位置をより良好に検出させることができる。

また、位置検出基準シート１２０に、薄膜部材としての紙１２１を適用している。
このため、紙１２１の代わりに例えばブロック状のブロック部材を適用する場合と比べて、小型化や軽量化を容易に図ることができる。したがって、位置検出基準シート１２０の光学部品３００への取付を容易にできる。また、複数の位置検出基準シート１２０の運搬が容易となり、利用の拡大を容易に図ることができる。

さらに、正弦明暗模様１２２を、印刷面１２１Ａに印刷して表示させている。
このため、複製が容易な印刷により正弦明暗模様１２２を設けているため、コストをかけることなく位置検出基準シート１２０を容易に大量生産できる。特に、本発明の薄膜部材として、一般的に入手が容易な紙１２１を適用しているので、さらなる低コスト化を容易に図ることができる。

また、位置検出基準シート１２０の印刷面１２１Ａに、正弦明暗模様１２２を被覆する状態で保護膜１２３を設けている。
このため、正弦明暗模様１２２を保護膜１２３で被覆して保護することにより、例えば酸化による明度の変化を抑制することができる。

そして、位置検出装置２２０は、ＣＣＤカメラ１４０にて撮像して生成した正弦明暗模様１２２の第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔを取得する。そして、この第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔの正弦明暗模様１２２の状態に基づいて、光学部品３００の位置を検出する。
このため、第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔのフォーカスがあっていない状態であっても、光学部品３００の位置を反映可能な正弦明暗模様１２２の状態に基づいて、光学部品３００の位置を良好に検出することができる。

また、位置検出装置２２０は、光学部品３００の位置の検出として、光学部品３００が基準状態Ｓからｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のうち少なくともいずれか１つの方向へ変位した状態での位置を検出する。
このため、光学部品３００が基準状態Ｓから向きを変えずにｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へ変位した際の位置を検出することができ、位置検出装置２２０の利便性を向上できる。

さらに、位置検出装置２２０は、光学部品３００の位置の検出として、光学部品３００が基準状態ＳからＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸を中心にして回転した状態での位置を検出する。
このため、光学部品３００が基準状態Ｓからｘ，ｙ，ｚ方向へ変位せずにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心にして回転している状態、すなわち向きを変えている状態での位置を検出することができ、位置検出装置２２０の利便性をより向上できる。

また、位置検出装置２２０は、第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔをフーリエ変換した第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗを生成する。さらに、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける水平成分を表す部分、および、垂直成分を表す部分を特定するためのセレクションマスクＭを設定する。また、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，ＷにおけるセレクションマスクＭの第１，第２特定領域Ｍ１，Ｍ２に対応する部分を取得して、フーリエ逆変換した第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertを生成する。そして、これら第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertに基づいて、光学部品３００の位置を検出する。
このため、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗにおける水平成分や垂直成分を表す部分をフーリエ逆変換した第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１，第２垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertに基づいて、正弦明暗模様１２２の水平成分や垂直成分のみの状態を模様として表すことができる。したがって、この水平成分や垂直成分のみの状態を表す模様に基づいて、水平方向や垂直方向への変位や回転を容易にかつ適切に検出することができる。

さらに、変位検出システム１００を、光学部品３００に取り付けられる位置検出基準シート１２０と、この位置検出基準シート１２０の正弦明暗模様１２２を撮像して生成した第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔに基づいて光学部品３００の位置を検出する位置検出装置２２０と、で構成している。
このため、上述した位置検出基準シート１２０および位置検出装置２２０と同様の作用効果を奏する状態で、光学部品３００の位置を良好に検出可能な変位検出システム１００を提供できる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。

すなわち、正弦明暗模様１２２の明度を、複数の正弦関数を四則した１次元の関数に基づき設定する構成としてもよい。つまり、正弦明暗模様１２２の明暗を格子状ではなく、縞状に設定する構成としてもよい。
このような構成にすると、例えば変数ｘの関数に基づき設定する場合、光学部品３００の基準状態Ｓに対するｘ方向への変位状態しか、正弦明暗模様１２２の状態に反映させることができない。しかしながら、第２撮像画像Ｔのフォーカスがあっていない状態であっても、光学部品３００がｘ方向へ変位している場合に、第２撮像画像Ｔの正弦明暗模様１２２の状態を、この変位している状態に反映させることができ、光学部品３００の位置を良好に検出させることができる。

さらに、正弦明暗模様１２２の明度を、複数の正弦関数の四則を適宜組み合わせたいずれの関数に基づいて設定する構成としてもよい。

また、紙１２１の代わりにブロック部材や樹脂製のフィルムを適用し、これらブロック部材やフィルムの一面に正弦明暗模様１２２を表示させるとともに、この一面に略対向する他面を光学部品３００に貼り付ける構成としてもよい。さらに、保護膜１２３を設けない構成としてもよい。

そして、位置検出装置２２０に、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のうち少なくともいずれか１つの方向へ変位した状態での位置を検出する機能と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心にして回転した状態での位置を検出する機能と、のうちいずれか一方の機能のみを設ける構成としてもよい。
このような構成にすれば、位置検出装置２２０の構成を簡略にでき、低価格化を実現できる。

さらに、位置検出装置２２０に、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗ、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertを生成する機能と、セレクションマスクＭを設定する機能と、を設けずに、第１，第２撮像画像Ｔ_REF，Ｔにおける正弦明暗模様１２２の状態を直接的に比較して、光学部品３００の位置を検出する構成としてもよい。

また、位置検出装置２２０に、第１，第２水平フェーズマップφ_REF,horz，φ_horz、第１垂直フェーズマップφ_REF,vert，φ_vertを生成する機能と、セレクションマスクＭを設定する機能と、を設けずに、第１，第２フーリエ変換画像Ｗ_REF，Ｗのフーリエ変換された正弦明暗模様１２２の状態に基づいて、光学部品３００の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成にすれば、第１，第２撮像画像Ｔ_REF、Ｔをフーリエ変換することにより、周波数を用いて正弦明暗模様１２２の状態を表すことができる。したがって、正弦明暗模様１２２の第１，第２撮像画像Ｔ_REF、Ｔのみを利用して位置を検出する構成と比べて、扱うデータ量を少なくでき、位置の検出処理を容易にできる。

また、光学部品３００に位置検出基準シート１２０を貼り付けることにより、光学部品３００に正弦明暗模様１２２を表示させる構成について例示したが、例えば正弦明暗模様１２２を光学部品３００の表面３００Ａに直接的に印刷や彫刻やプレス加工により設ける構成としてもよい。

そして、光学部品３００の変位や回転を検出する構成について例示したが、ＣＣＤカメラ１４０の光学部品３００に対する変位や回転を検出する構成としてもよい。
さらに、位置検出基準シート１２０や位置検出装置２２０を、本発明の対象物の位置の検出処理として、被測定物の形状の測定処理を実施する構成に応用してもよい。

さらに、位置検出装置２２０にて取得したり生成した第１撮像画像Ｔ_REF、第１フーリエ変換画像Ｗ_REF、第１水平フェーズマップφ_REF,horz、第１垂直フェーズマップφ_REF,vertをメモリ２００に記憶させる構成について例示したが、これらを変位検出システム１００の出荷時にあらかじめメモリ２００に記憶させておく構成としてもよい。

本発明は、撮像画像に基づく対象物および撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置の検出に利用される位置検出用治具、位置検出装置、そのシステム、および、その方法に好適である。

本発明の一実施形態に係る変位検出システム装置の概略構成を示す模式図である。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｚ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｚ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｙ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｙ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｘ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｘ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｙ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｙ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｘ方向へ変位した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｘ方向へ変位した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における６自由度の位置を説明するための図であり、（Ａ）は基準状態から−ｒｚ方向へ回転した際の検出状態の位置を表し、（Ｂ）は基準状態から＋ｒｚ方向へ回転した際の検出状態の位置を表す。 前記一実施形態における位置検出基準シートに設けられた正弦明暗模様を示す模式図である。 前記一実施形態における基準状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第１撮像画像を表し、（Ｂ）は第１フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第２撮像画像を表し、（Ｂ）は第２フーリエ変換画像を表し、（Ｃ）はセレクションマスクを表す。 前記一実施形態における基準状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は第１水平フェーズマップを表し、（Ｂ）は第１垂直フェーズマップを表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。 前記一実施形態における検出状態で正弦明暗模様が撮像された際の処理を説明するための図であり、（Ａ）は水平合成フェーズマップを表し、（Ｂ）は垂直合成フェーズマップを表し、（Ｃ）は検出状態での位置を表す。

符号の説明

１００…位置検出システムとしての変位検出システム
１２０…位置検出用治具としての位置検出基準シート
１２１…薄膜部材としての紙
１２１Ａ…被撮像面としての印刷面
１２２…正弦明暗模様
１２３…保護膜
１４０…撮像手段としてのＣＣＤカメラ
２２０…位置検出装置
２２１…撮像画像取得手段
２２２…フーリエ画像生成手段
２２３…フーリエ部分画像特定手段としてのセレクションマスク設定手段
２２４…フーリエ逆変換画像生成手段としてのフェーズマップ生成手段
２２５…位置検出手段
３００…対象物としての光学部品
Ｔ_REF…第１撮像画像
Ｔ…第２撮像画像
Ｗ_REF…第１フーリエ変換画像
Ｗ…第２フーリエ変換画像
φ_REF,horz…フーリエ逆変換画像としての第１水平フェーズマップ
φ_REF,vert…フーリエ逆変換画像としての第１垂直フェーズマップ
φ_horz…フーリエ逆変換画像としての第２水平フェーズマップ
φ_vert…フーリエ逆変換画像としての第２垂直フェーズマップ

Claims (13)

1. 所定の対象物を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づく前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置の検出に利用され、前記対象物に取り付けられる位置検出用治具であって、
   前記撮像手段で撮像される被撮像面と、
   この被撮像面に表示され複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様と、
   を具備したことを特徴とした位置検出用治具。
2. 請求項１に記載の位置検出用治具であって、
   前記正弦関数を四則した関数は、２次元の関数である
   ことを特徴とした位置検出用治具。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置検出用治具であって、
   薄膜状に形成された薄膜部材を具備し、
   前記被撮像面は、前記薄膜部材の一面であり、
   前記薄膜部材の他面により前記対象物に取り付けられる
   ことを特徴とした位置検出用治具。
4. 請求項３に記載の位置検出用治具であって、
   前記正弦明暗模様は、前記被撮像面に印刷されて表示された
   ことを特徴とした位置検出用治具。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の位置検出用治具であって、
   前記被撮像面に前記正弦明暗模様を被覆する状態で設けられた保護膜を具備した
   ことを特徴とした位置検出用治具。
6. 所定の対象物を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出装置であって、
   前記対象物に取り付けられた請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検出用治具の前記正弦明暗模様を前記撮像手段にて撮像して生成した前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、
   この撮像画像取得手段で取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出手段と、
   を具備したことを特徴とした位置検出装置。
7. 請求項６に記載の位置検出装置であって、
   前記位置検出手段は、前記位置の検出として、前記撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つ軸に沿った方向へ変位した状態での位置を検出する
   ことを特徴とした位置検出装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の位置検出装置であって、
   前記位置検出手段は、前記位置の検出として、前記撮像手段の光軸と直交する所定の直交面を基準とした基準状態からＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のうち少なくともいずれか１つの軸を中心にして回転した状態での位置を検出する
   ことを特徴とした位置検出装置。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の位置検出装置であって、
   前記撮像画像取得手段で取得した前記撮像画像をフーリエ変換したフーリエ変換画像を生成するフーリエ変換画像生成手段を具備し、
   前記位置検出手段は、前記フーリエ変換画像生成手段で生成した前記フーリエ変換画像のフーリエ変換された前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記位置を検出する
   ことを特徴とした位置検出装置。
10. 請求項９に記載の位置検出装置であって、
    前記フーリエ変換画像生成手段で生成した前記フーリエ変換画像における水平方向の周波数成分を表す部分、および、垂直方向の周波数成分を表す部分のうち少なくともいずれか一方の部分をフーリエ部分画像として特定するフーリエ部分画像特定手段と、
    このフーリエ部分画像特定手段で特定した前記フーリエ部分画像をフーリエ逆変換したフーリエ逆変換画像を生成するフーリエ逆変換画像生成手段と、
    を具備し、
    前記位置検出手段は、前記フーリエ逆変換画像生成手段で生成した前記フーリエ逆変換画像のフーリエ逆変換された前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記位置を検出する
    ことを特徴とした位置検出装置。
11. 所定の対象物に取り付けられる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検出用治具と、
    この位置検出用治具の前記正弦明暗模様を撮像手段にて撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の位置検出装置と、
    を具備したことを特徴とした位置検出システム。
12. 所定の対象物を撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出方法であって、
    前記対象物に、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検出用治具を取り付け、
    この位置検出用治具の前記正弦明暗模様を撮像して前記撮像画像を生成し、
    この生成した前記撮像画像を取得し、
    この取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する
    ことを特徴とする位置検出方法。
13. 所定の対象物を撮像して生成した撮像画像に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する位置検出方法であって、
    前記対象物に、複数の異なる正弦関数を四則した関数に基づき明度が設定された正弦明暗模様を表示させ、
    この表示させた前記正弦明暗模様を撮像して前記撮像画像を生成し、
    この生成した前記撮像画像を取得し、
    この取得した前記撮像画像の前記正弦明暗模様の状態に基づいて、前記対象物および前記撮像手段のうち少なくともいずれか一方の位置を検出する
    ことを特徴とする位置検出方法。

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