JPH05203414A - 物体の絶対座標を探知する方法および装置 - Google Patents

物体の絶対座標を探知する方法および装置

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JPH05203414A
JPH05203414A JP4258448A JP25844892A JPH05203414A JP H05203414 A JPH05203414 A JP H05203414A JP 4258448 A JP4258448 A JP 4258448A JP 25844892 A JP25844892 A JP 25844892A JP H05203414 A JPH05203414 A JP H05203414A
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JP4258448A
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Hans Steinbichler
シュタインビッヒレル ハンス
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の絶対座標を簡単に探知する方法および
装置を提供することを目的とする。 【構成】 物体の絶対座標を探知する装置を使用する。
この装置は光源（６）と、投射光学系、詳細には、投射
対物レンズ（７）と、投射光学系（７）を通して物体
（１）上に投射されて像を形成する投射格子（２）と、
物体（１）から反射された光（４）を受光するセンサ
（５）と、物体（１）から反射された光（４）をセンサ
（５）上に投射する対物レンズ（８）とを有している。
物体の絶対座標を簡単に定めることができるために、投
射格子（２）および／またはセンサ（５）は回転可能で
ある。投射格子（２）またはセンサ（５）の少なくとも
２つの異なる角度位置でセンサ（５）の信号（ショット
すなわち画像）を数値測定し、それから物体の絶対座標
（信号図）を定める数値測定ユニットを設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光を投射格子を通して
物体上に差し向け、物体から反射された光をセンサによ
り受光し、このセンサの信号（ショットすなわち画像）
を数値測定する物体の絶対座標を探知する方法に関す
る。また、本発明はこのような方法を行う装置、すなわ
ち、光源と、投射光学系、詳細には、投射対物レンズ
と、投射光学系により物体上に投射されて像を形成する
投射格子と、物体から反射された光を受光するセンサ
と、物体から反射された光をセンサ上に差し向けて像を
形成する対物レンズとを備えてなる物体の絶対座標を探
知する装置に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】モーリ
エ技術により、投射された線で、物体の表面の三次元幾
何寸法を探知することができる。これは、タカサキＨ．
著の「モーリエ地形測量、付設光学系」の９巻、第６
版、１９７０年の１４５７〜１４７２頁に記載されてい
る。輪郭線像の数値測定は、例えば、デンドルカー
Ｒ．、トールマンＲ．、ウィルミンＪ．Ｆ．著の「２基
準ビームホログラフィック干渉写真術によるフリンジ判
定：ホログラム不整合に対する感受性の低下」の１０月
号の４１．３０１欄（１９８２年）、およびＶＤＩ−レ
ポート６１７、レーザ数値測定技術の２４５〜２５４頁
におけるＢ．ブレイクマン著の「コンピュータによる光
測定技術用の装置」に記載のいわゆる位相移動方法でコ
ンピュータにより行われる。上記位相移動方法では、位
相が変位された像（センサのショットすなわち画像）を
ビデオカメラを介して次々にコンピュータに読込む。ま
た、フーリエ数値測定によって輪郭線像を処理すること
も可能である。フーリエ数値測定については、スプリン
ガ・フェルラグにより編集されたレーザ８７、光学系技
術におけるＴｈ．クレイス、Ｋ．レーセンサ、Ｗ．ジュ
プトナ／Ｄ著の「フーリエ干渉測定方法を使用すること
によるホログラフィック干渉計変形測定」を参照せよ。
更に、１つの輪郭線像（センサのショットすなわち画
像、またはビデオ像）を必要とするだけである他の技術
を使用して数値測定を行うこともできる。このような技
術は、例えば、西独特許第39 07 430 号および第38 43
396 号に記載されており、それらの内容についてはこれ
らの特許明細書を参照せよ。
【０００３】モーリエ技術により、物体の表面の相対形
態を得ることができるが、一般に、上記技術の使用によ
るのでは、輪郭線像からセンサ（カメラ）と物体との間
の絶対距離を探知することができない。また、公知な上
記技術および方法自身によるのでは、物体の表面の絶対
座標を定めることが不可能である。しかしながら、段状
横断面がある場合には、物体の絶対寸法または物体の深
さを探知するのに物体の絶対座標を必要とする。輪郭線
像には像規模のいずれの情報も含まれないので、絶対座
標を定めるには、輪郭線像の外に追加のデータを必要と
する。これらのデータは、公知の方法において、距離セ
ンサによるか、あるいは輪郭線距離を変化させることよ
り、或いは物体またはカメラを移動させることにより得
られる。しかし、そのためには、質量を移動させなけれ
ばならず、これは試験場所の安定な構造を必要とし、比
較的時間がかかる。或る精度を達成しようとする場合に
は、機械費用が非常に高い。モーリエ方法による試験物
体の三次元座標を絶対的に定量測定する方法および装置
が先行の未公開の西独特許第 P40 11 406.6 号から知ら
れている。この特許に記載の方法では、検量体および／
または試験物体の変位経路を変位させて測定するための
変位手段が格子（投射格子および基準格子）の平面に対
して直角に設けられる。上記特許出願第 P40 11406.6
号を参照せよ。
【０００４】米国特許第 4802759号から、物体の点の座
標を探知する方法が知られており、この方法では、光を
投射格子を通して差し向け、この投射格子を物体上に投
射する。投射格子の像として物体上に生じたパターンを
像形成用の平らな局部的解像センサ上に投射する。物体
の点の座標は投射格子およびセンサからの点の三角測量
により定められる。しかし、１つの信号センサ像しか得
られない。公知の方法の実施については、基準線を同定
することが必要である。
【０００５】米国特許第4564295 号は以下のような方法
を開示している。すなわち、まず、格子を物体に投射す
る。次いで、基準格子により覆われた物体の像を形成す
る（モーリエ）。数値測定については、基準格子を移動
させるか、或いは投射格子および基準格子を同期的に移
動させる。格子の上記同期移動により、物体上に不動の
輪郭線を生じる。
【０００６】米国特許第4541972 号から、以下のような
方法が知られている。すなわち、正弦曲線状格子を物体
上に投射し、物体を或る角度で観察する。位相移動技術
により数値測定を行う。三角測量による数値測定は行わ
ない。米国特許第434927号は以下のような方法を開示し
ている。すなわち、少なくとも２つの異なる波長を有す
る着色格子を物体上に投射する。2 つのダイオード列上
の波長選択用の色分離フィルタを介して像の取得を行
う。互いに対して変位された異なる色の等距離の格子を
平行に投射する。夫々の色の強さの比により数値測定を
行う。
【０００７】以上のことに基づいて、本発明の目的は物
体の絶対座標を簡単に探知する上記種類の方法を提供す
ることである。更に、本発明の目的は物体の絶対座標を
容易に探知することができる上記種類の装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記種類の方法では、投
射格子（例えば、バー格子）およびセンサの第１位置
で、１回目の画像取得および数値測定を行い、次いで、
投射格子を格子平面と直角な軸線を中心に或る角度にわ
たって回転させ、センサの２回目の画像取得および数値
測定を行い、上記数値測定に基づいて、物体の絶対座標
を探知することにより、上記課題は解決される。さら
に、精度を高めるために、センサを移動させるのがよ
い。それにより、１つの画像要素（絵画素）の下の解像
を達成することができる。
【０００９】本発明による方法では、物体の絶対座標を
測定およびコンピュータ演算から探知する。投射光を物
体上へ反射させる物体の点の絶対座標が定められる。一
般には、これらの点は物体の表面にあるが、物体が少な
くとも部分的に透過性である場合には、物体の内部の点
であることもある。また、屈折率（透過性媒体の密度）
を定めるには、透過性の物体（位相物体）を透過照射さ
せるのがよい。任意の種類の光、好ましくはレーザ光を
物体上に差し向けることができる。しかし、コヒーレン
ト光、例えば、レーザ光を使用することも可能である。
投射格子は正弦曲線状や、斜面状または矩形であっても
よく、あるいは任意の形態のものでもよい。投射光学系
によって投射格子を物体又はその表面に投射することが
できる。物体上に投射格子の像を形成する任意の光学装
置、好ましくは投射対物レンズを投射光学系として使用
することができるが、例えば、ミカエルソン干渉計を使
用することもできる。
【００１０】物体またはその表面から反射された光を受
光するセンサは平面状の局部的解像センサ（平面状セン
サ）、例えば、ＣＣＤセンサ（充電連結装置）またはビ
デオカメラである。このセンサは物体またはその表面か
ら反射された光を対物レンズを介して受光することがで
きる。次いで、公知の方法自身によって、例えば、位相
移動方法や、フーリエ変換法を使用することによって、
或いは西独特許第38 43 396 号による方法によってセン
サの信号（ショットすなわち画像）を数値測定する。
【００１１】物体の絶対座標の探知は三角測量（三角
法）の原理により行われる。物体の点の絶対座標を探知
するためには、投射格子の点、センサの点および物体の
点よりなる三角形を定める。センサの点はその個々の照
射絵画素（画像要素）からわかる。光学装置の幾何構造
から、センサの点から物体の点までの角度もわかる。従
って、それでも、関連する格子の点（投射格子上の点）
並びに上記格子点に属し、物体の点で形成された角度を
定めなければならない。
【００１２】この目的で、異なる格子角度の２つのセン
サショットすなわち画像を数値測定する。これにより格
子の点を定め、格子の点から物体の点までの角度を定め
る。それにより物体の点の絶対座標を探知することがで
きる。センサの各絵画素上の強さをセンサの数値測定用
の測定量として使用する。格子（センサではない）を所
定角度にわたって回転させることが好ましい。格子を格
子平面と直角に延びる軸線を中心に回転させる。
【００１３】対物レンズによって格子の像を物体上に形
成することができる。その代わりに或いはそれに加え
て、格子を物体に直接、或いは物体の近傍に配置し、光
源によって格子の影を物体上に投射することが可能であ
る。上記種類の方法では、第１色の光により第１投射格
子を通して物体を照射し、第２色の光により第１投射格
子に対して或る角度にわたり回動された第２投射格子を
通して物体を照射し、物体から反射された光を上記２色
に対して感受性の２つのセンサまたは１つのセンサ（カ
ラーセンサ）により受光し、センサの信号（ショットす
なわち画像）を数値測定し、これらの数値測定に基づい
て物体の絶対座標を探知することによって独立特許によ
る保護を請求する更に他の提案によって、本発明の課題
が解決される。互いに対して或る角度をなす異なる色の
２つの格子を物体上に投射する場合には、格子（又はセ
ンサ）の回転は不必要である。その結果、格子の回転に
代わって、別々に数値測定することができる２つの格子
を使用する。投射された格子の像を色感受性センサ、例
えば、カラービデオに形成する。そこで、これらの像を
個々に数値測定する。格子の色はカラーセンサの感受性
に対応する（赤、緑、青）。センサはそれぞれ色感受的
に機能する。すなわち、像はカラーフィルタまたはモザ
イクカラーフィルタにより夫々の色に分離される。
【００１４】本発明の有利な尚一層の展開は従属請求項
に記載してある。数値測定は好ましくは、下記式により
行われる。 Ｉ(r, phi) = f (a, b, g,α) 上記式中、 I ＝センサの1 つの点（絵画素）における強さ（単位面
積あたりの光束密度、すなわち、放射強さ） r ＝半径、すなわち、投射格子における点と、投射格子
の基準点（この基準点は投射格子の回転中心である）と
の間の間隔 phi ＝一回目の数値測定と２回目の数値測定との間の投
射格子の回転角度、または２つの（着色）格子間の角度 a ＝背景の明るさ b ＝コントラスト g ＝投射格子の格子定数 α＝位相定数 投射格子で求められる点を極座標（r, phi0)（ phi0 は
投射格子上の点（格子点）と基準線との角度である）に
より示すことができる。次いで、格子期間 gにおける線
状、好ましくは正弦曲線状の格子の強さ分布（光束密度
分布）I を上記式により得る。強さＩはセンサにより測
定される。この強さＩは、上記式により定められるよう
な極座標 r, phi0では、格子点に依存する。センサによ
り測定された強さは関連する物体の点の光束密度に相当
する。異なる格子角度で２つのショットすなわち画像が
得られるので、上記式による２つの等式が数値測定に有
効である。それに基づいて、２つの未知の量 r、phi0を
定めることができる。それらから三角測量により関連し
た物体の点の絶対座標が得られる。
【００１５】量 b/aは格子の変調とも称する。光束密度
Ｉは物体上に写像し、それからセンサ上に投射されて像
形成される。投射格子の回転によりphi を変化させる、
センサの関連絵画素における強さも変化される。格子の
角位置phi だけ互いに異なる幾つか、少なくとも２つの
像が読込まれるので、上記強さの変化によりｒおよび s
in(phi - phi0)を定めることができ、その結果、phi0を
定めることができる。また、それについては、物体の点
を定めるための三角測量を行うことができる。
【００１６】投射格子を数回、回動することが可能であ
り、すなわち、２つより多い角度でセンサの像の取得を
行うことが可能である。カラーカメラを使用する場合、
好ましくは３つの像をこのカラーカメラの感受性、赤、
緑、青に対応して数値測定する。その結果、精度を高め
るために、測定中、幾つかの角度phi を設定することも
でき、位相移動数値測定（または上記数値測定のうちの
任意の他の１つ）を行うことができる。基本的には、物
体の点の絶対座標を探知するには、２つの量、すなわ
ち、ｒおよびphi0だけでよいので、2 つの異なる格子角
度については、２つの測定（i = 2)で十分である。しか
しながら、精度を高めるには、幾つかの測定を行うのが
よい。結局、センサにより検出される各物体点について
は、物体の絶対座標を各センサ点（絵画素）毎に独立し
て示される。
【００１７】好ましくは、数値測定を位相移動方法によ
り行う。しかし、フーリエ変換法により数値測定を行う
ことも可能である。同時に読み込まれる位相移動像で数
値測定を行ってもよい（これは西独特許第38 43 396 号
から知られている）。上記種類の装置では、投射格子お
よび／またはセンサを回転させることができ、すなわ
ち、異なる角度位置へ移動させることができ、投射格子
またはセンサの少なくとも２つの異なる角度位置でセン
サのショットすなわち画像を数値測定し、それから物体
の絶対座標を定める数値測定ユニットが設けられている
ことによって、本発明の課題は解決される。
【００１８】センサの回動性より安い費用、詳細には、
安い機械費用で投射格子の回動性を実現することができ
るので、好ましくは、投射格子（センサではない）を回
転させるのがよい。独立特許による保護を請求する更に
他の提案によれば、上記種類の装置において、第１色の
光用の第１投射格子と、この第１投射格子に対して或る
角度にわたって回動された第２色用の第２投射格子と、
上記２色に対して感受性である２つまたは１つのセンサ
と、センサの信号（ショットすなわち画像）を数値測定
し、それに基づいて物体の絶対座標を定める数値測定ユ
ニットとを備えることにより、本発明の課題が解決され
る。その結果、回転可能にしなければならない単一の格
子に代えて、互いに対して或る角度で位置決めされ、セ
ンサにより別々に数値測定することができる（少なくと
も）２つの投射格子を使用する。
【００１９】本発明の有利な尚一層の展開は従属請求項
に記載してある。数値測定は好ましくは上記式により行
う。位相移動方法により数値測定を行うことができる。
しかし、フーリエ変換法により数値測定を行うこともで
きる。さらに、同時に読み込まれる位相移動像で数値測
定を行うこともできる（これは西独特許第38 43 396 号
に記載されている）。
【００２０】更に他の有利な展開は物体から反射された
光をセンサに投射する基準格子を備えたことを特徴とす
る。この基準格子は達成可能な解像度を高める。基準格
子は好ましくはセンサ自身により構成される。例えばＣ
ＣＤセンサのようなセンサを上記同様な構造により列状
に構成する場合、このセンサは同時に基準格子を構成す
る。かくして、基準格子およびセンサは１つの同じ構成
要素により特に簡単に実現される。
【００２１】対物レンズ（投射対物レンズおよびセンサ
用対物レンズ）の主平面が同じ平面にあるのが好まし
く、その結果、対物レンズの主平面は好ましくは互いに
整合して配置される。そのことから、モーリエ領域が平
面を構成すると言う利点が得られる。それにより、絶対
座標の決定（コンピュータ演算）が簡単になる。その結
果生じる像の視覚的形跡は（地形測量的）輪郭線のもの
であり、明瞭である。
【００２２】対物レンズの焦点距離の大きさが同じであ
ることが有利である。これは対物レンズの主平面が同じ
平面にある場合に特に有利である。絶対座標の決定（コ
ンピュータ演算）は等しい大きさの焦点距離により更に
簡単化になる。投射格子は正弦曲線状または斜面状透過
性有するのがよい。しかし、他の投射格子の透過性、例
えば、矩形または三角形の透過性または任意の他の透過
性も可能である。
【００２３】他の有利な展開によれば、投射格子の投射
定数および／または透過性を調整することができ、およ
び／または投射格子を回転させることができる。この場
合、投射格子の回転は格子の機械的回転ではなく、調整
可能なマスク、例えば、コンピュータ制御式ＬＣＤ（液
晶ディスプレー）マスクによって行い、その格子定数、
強さ特性および格子配向を無秩序で簡単に設定すること
ができる。従って、投射格子は好ましくはＬＣＤディス
プレーにより構成される。
【００２４】本発明によれば、物体の三次元形態の絶対
座標（絶対測定）をモーリエ技術により或いは物体上に
投射された線で探知する方法および装置が考案される。
絶対座標の探知のために、三角測量の原理を使用する。
それにより、投射格子（従来のような物体または像形成
光学装置ではない）を機械的に変位させなければならな
いが、これは非常に低い機械費用で非常に正確に実現す
ることができる。投射格子は像形成用光学装置および像
を形成すべき物体と比較して比較的小さい質量を有して
いる。光学装置または物体を移動させる場合、比較的大
きい質量に因り振れが起こるが、これは本発明により回
避される。作動のためにカラーセンサを使用する場合、
機械的且つ可動の部品が全く設けられていない。また、
作動のために、格子定数または透過度を調整することが
できる投射格子、例えば、ＬＣＤディスプレーを使用す
る場合、機械的且つ可動の部品が設けられていない。
【００２５】
【実施例】光源６は白色光を放射し、この光はコンデン
サ１１により集中され、投射格子２を通して差し向けら
れる。投射格子２からの光は投射対物レンズ７を通して
物体１またはその表面に投射されて像を形成する。対物
レンズ７の主平面１０は格子２の平面と平行に間隔ｄ２
を隔てて延びている。
【００２６】物体１から反射された光４は対物レンズ８
を通してセンサ５に差し向けられる。基準格子９を挿入
することができるが、挿入しなくてもよい。図面では、
対物レンズ８の主平面１０’は投射対物レンズ７の主平
面１０と同じ平面にあり、これは原則的に必要ではない
が、有利である。基準格子９は間隔ｄ２と同じ大きさの
間隔ｄ１を隔てて対物レンズ８の主平面１０’と平行に
延びている。センサ５は基準格子９の直ぐ背後で放射方
向に配置されている。簡単化のために、図面には、セン
サ５と基準格子９との間の間隔を示してあるが、これは
実際の実現例では設けられない。更に、実際の構造で
は、ＣＣＤセンサを使用し、その絵画素はＣＣＤセンサ
５が基準格子９を同時に構成するように列をなして配列
される。基準格子９の格子線は図面の投射平面に対して
平行に延びている。初めの位置、すなわち、未回転位置
では、投射格子２の格子線も投射平面に対して直角に延
びている。従って、上記初めの位置では、投射格子２の
格子線は基準格子９の格子線と平行である。
【００２７】図面では、投射対物レンズ７および対物レ
ンズ８の光軸は互いに平行に且つ互いから間隔ｂだけ隔
てて延びている。平行は必要ではないが、有利である。
対物レンズ７、８の焦点距離は同じ大きさである。格子
２、９は対物レンズ７、８の視野深度の範囲（焦点深度
範囲）にある。投射格子２は投射対物レンズの光軸１２
を中心に回転することができる。
【００２８】投射格子２の各点から光線３が投射対物レ
ンズ７の中心Ｋ２を通して物体の点０へ差し向けられ
る。光線４は上記物体の点０から対物レンズ８の中心Ｋ
１を通ってセンサ５の或る点（絵画素）に達する。三角
測量の原理による数値測定のために、三角形Ｋ１、Ｋ
２、０を観察する。この三角形の底辺ｂは光学系の所定
の幾何構造からわかる。対物レンズ８、７の中心Ｋ１、
Ｋ２は互いから距離ｂを隔てて配置されている。あらゆ
る点から、対物レンズ７、８の視野深度の範囲におい
て、センサ（ＣＣＤセンサ）５の個々の絵画素（絵画要
素）は、それらの間隔ｄ１（図示の構成では、基準格子
９およびＣＣＤセンサ５が対物レンズ８の主平面１０’
と平行に延びているので、すべての絵画素について等し
い大きさのものである）とともに、対物レンズ８の光軸
に対して一組の（空間）角度を定め、これらの角度で物
体１の表面要素がセンサ５に投射される。また、それに
より、物体１の表面のうちの１つの表面要素が対物レン
ズ８の中心Ｋ１から現れるような角度が得られる。
【００２９】その結果、三角形Ｋ１、Ｋ２、０を完全に
探知するには、投射格子２上の関係する点および上記点
（格子点）についての関係する角度を投射格子２につい
て定めなければならない。かくして、物体１の表面上の
点０の絶対座標を探知することが可能である。物体１の
各表面要素は投射格子２の点から投射対物レンズ２を通
して照射される。投射対物レンズ７の主平面１０からの
投射格子２の距離ｄ２により表面の点０に関係する投射
格子２の上記位置がわかると、投射対物レンズ７の光軸
１２に対する光線３の角度が得られる。それにより三角
形Ｋ１、Ｋ２、０の決定のための三角測量による計算を
行うことができる。
【００３０】投射格子２上の上記位置を決定するには、
上記投射格子２を投射対物レンズ７の光軸に相当する軸
線１２を中心に回転させる。投射格子２の回転は、投射
格子２の機械的回転により、或いは調整可能なマスク、
例えば、格子定数、強さ特性および格子配向を無秩序に
調整することができるコンピュータ制御式ＬＣＤマスク
（液晶ディスプレー）を介して行うことができる。
【００３１】投射格子の平面（投射格子２の平面）上の
位置を極座標ｒ、phi0で示す場合には、期間ｇの線状、
好ましくは、正弦曲線状投射格子２の光束密度分布が上
記式により得られる。 I(r,phi) = a + b cos(2πr/g ・sin(phi - phi0) + α) 個々の式の記号の意味はすでに説明してあり、上記定義
を参照せよ。
【００３２】上記光束密度Ｉは物体１に投射され、この
物体からセンサ５に投射される。phi （投射格子２とそ
の回転軸線１２との間に形成される角度）が変化する
と、センサ５の関連絵画素における強さＩも変化する。
投射格子２の角度位置 phiで互いに異なる幾つかの（少
なくとも２つの）像の読込によって、上記強さの変化に
よりr およびsin(phi - phio0)を定めることが可能でな
り、それによりphi0を定めることが可能になる。それに
基づいて、三角測量を行うことができ、即ち、三角形Ｋ
１、Ｋ２、０の全決定を行うことができる。
【００３３】測定中、幾つかの角度 phii を設定するこ
とができる。三角測量を行うのを可能にするためには、
少なくとも２つの角度を設定しなければならないが、精
度を向上させるために、２つより多い角度を設定するこ
とも可能である。角角度phiについて、例えば位相移動
方法により、或いはフェリエ変換法により、或いは（西
独特許明細書第38 43 396 号により) 同時に読込まれる
位相移動像で、数値測定を行う。結局、カメラにより検
出される角物体位置０について、物体点０の絶対座標を
各絵画素ごとに個々に定める。
【００３４】異なる色を有する少なくとも２つの投射格
子を物体１に投射し、これらの格子が互いに角度をな
し、投射された格子が色感受性センサ、例えば、カラー
ビデオカメラに投射するならば、投射格子２の回転は必
要でない。この場合、上記格子の色は色センサの感受性
（赤、緑、青）に対応する。投射格子を回転させること
により、三角測量コンピュータ演算を行うことができ、
それにより物体の絶対座標を定めることができる。互い
に対して移動された異なる色の投射格子により、および
対応する色感受性像の形成および数値測定により、格子
の機械的回転が不必要になる。
【００３５】センサ表面に対して直角に延びる軸線を中
心とするセンサの回転により、１つの絵画素の下の解像
度の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体の絶対座標を探知する装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 物体 ２ 投射格子 ３、４ 光 ５ センサ ６ 光源 ７ 投射対物レンズ ８ 対物レンズ ９ 基準格子 １２ 軸線 １３ 光軸

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体（１）を投射格子（２）を通して光
    （３）で照射し、 物体（１）から反射された光（４）をセンサ（５）によ
    り受光し、 センサ（５）の信号（ショットすなわち画像）を数値測
    定する、物体（１）の絶対座標を探知する方法におい
    て、 投射格子（２）およびセンサ（５）の第１位置におい
    て、初めの像形成および数値測定を予め行い、 引続き、投射格子（２）および／またはセンサ（５）を
    或る角度にわたって回転させ、センサ（５）の２回目の
    像形成および数値測定を予め行うことを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 投射格子を或る角度にわたって回転させ
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 物体（１）を投射格子（２）を通して光
    （３）で照射し、 物体（１）から反射された光（４）をセンサ（５）によ
    り受光し、 センサ（５）の信号（ショットすなわち画像）を数値測
    定する、物体（１）の絶対座標を探知する方法におい
    て、 第１投射格子（２）を通して第１色の光（３）と、第１
    投射格子に対して或る角度にわたって回転された第２投
    射格子を通して第２色の光とで物体（１）を照射し、 物体（１）から反射された光を２つのセンサにより、或
    いは上記色に対して感受性のセンサ（５）により受光
    し、 上記センサ（５）の信号（ショットすなわち画像）を数
    値測定し、物体（１）の絶対座標を上記数値測定に基づ
    いて探知することを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 式 I(r, phi) = a + b cos(2 πr/g ・sin(phi - phi0) + α) またはその誘導式 （上記式中、I ＝センサ（５）の１つの点における強
    さ、 r ＝半径、すなわち、投射格子（２）の基準点から投射
    格子（２）における点、好ましくは、投射格子（２）の
    回転点の間隔、 phi ＝初めの数値測定と２回目の数値測定との間の投射
    格子（２）の回転角度、 phi0＝基準線に対する投射格子（２）における点の角
    度、 a ＝背景の明るさ、 b ＝コントラスト g ＝投射格子（２）の格子定数 α＝位相定数） により数値測定を行うことを特徴とする請求項１ないし
    ３のうちのいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 位相移動方法により数値測定を行うこと
    を特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれかに記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 フーリエ変換法により数値測定を行うこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれかに記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 同時に読み込まれる位相変位像で数値測
    定を行うことを特徴とする請求項１ないし６のうちのい
    ずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 光源（６）と、 投射光学系、詳細には、投射対物レンズ（７）と、 像を投射対物レンズ（７）により物体（１）に形成する
    投射格子（２）と、 物体（１）から反射された光を受光するセンサ（５）
    と、 物体（１）から反射された光（４）を投射してセンサ
    （５）に像を形成する対物レンズ（８）とを備えた、物
    体（１）の絶対座標を探知する装置において、 投射格子（２）および／またはセンサ（５）を回転させ
    ることができ、 投射格子（２）またはセンサ（５）の少なくとも２つの
    異なる角度位置でセンサ（５）のショットすなわち画像
    を数値測定し、それにより物体（１）の絶対座標を定め
    る数値測定ユニットを設けたことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 投射格子（２）を回転させることができ
    ることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 光源（６）と、 投射光学系、詳細には、投射対物レンズ（７）と、 像を投射対物レンズ（７）により物体（１）に形成する
    投射格子（２）と、 物体（１）から反射された光を受光するセンサ（５）
    と、 物体（１）から反射された光（４）を投射してセンサ
    （５）に像を形成する対物レンズ（８）とを備えた、物
    体（１）の絶対座標を探知する装置において、 第１色の光（３）用の第１投射格子（２）と、 第１投射格子に対して或る角度にわたって回転された、
    第２色の光用の第２投射格子と、 上記両色に対して感受性である２つまたは１つのセンサ
    （５）と、 センサ（５）のショットすなわち画像を数値測定し、そ
    れから物体（１）の絶対座標を定める数値測定ユニット
    とを設けたことを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 式 I(r, phi) = a + b cos(2 πr/g ・sin(phi - phi0) + α) またはその誘導式により数値測定を行うことを特徴とす
    る請求項８ないし１０のうちのいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 位相移動方法により数値測定を行うこ
    とを特徴とする請求項８ないし１１のうちのいずれかに
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 フーリエ変換法により数値測定を行う
    ことを特徴とする請求項８ないし１２のうちのいずれか
    に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 同時に読み込まれる位相移動像で、数
    値測定を行うことを特徴とする請求項８ないし１３のう
    ちのいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 基準格子（９）が設けられており、物
    体（１）から反射された光（４）が上記基準格子（９）
    を通してセンサ（５）上に投射されて像を形成すること
    を特徴とする請求項８ないし１４のうちのいずれかに記
    載の装置。
  16. 【請求項１６】 基準格子（９）はセンサ（５）によ
    り、好ましくはＣＣＤセンサにより構成されることを特
    徴とする請求項８に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 対物レンズ（７、８）の主平面（１
    ０、１０’）は同じ平面にあることを特徴とする請求項
    ８ないし１６のうちのいずれかに記載の装置。
  18. 【請求項１８】 対物レンズ（７、８）の焦点距離は同
    じ大きさであることを特徴とする請求項８ないし１７の
    うちのいずれかに記載の装置。
  19. 【請求項１９】 投射格子（２）は正弦曲線状または斜
    面状透過性を備えていることを特徴とする請求項８ない
    し１８のうちのいずれかに記載の装置。
  20. 【請求項２０】 格子定数および／または透過性を調整
    することができ、および／または投射格子（２）を回転
    させることができることを特徴とする請求項８ないし１
    ９のうちのいずれかに記載の装置。
  21. 【請求項２１】 投射格子（２）はＬＣＤディスプレー
    により構成されていることを特徴とする請求項８ないし
    ２０のうちのいずれかに記載の装置。
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