JPH0571931A - 立体形状測定装置 - Google Patents

立体形状測定装置

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JPH0571931A
JPH0571931A JP3235239A JP23523991A JPH0571931A JP H0571931 A JPH0571931 A JP H0571931A JP 3235239 A JP3235239 A JP 3235239A JP 23523991 A JP23523991 A JP 23523991A JP H0571931 A JPH0571931 A JP H0571931A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1025Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for confocal scanning

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物の反射率や屈折状態、対象物に含まれ
る光学系の透明度などのバラツキがあっても、面倒かつ
難しい調節操作を必要とせず、正確な対象物の3次元情
報を取得可能な立体形状測定装置を提供する。 【構成】 対象物からの反射光強度を検出する2つの検
出器27、28の出力は増幅器31、32を介して加算
回路33、減算回路34に入力される。加算回路33、
減算回路34で算出された和、差は、割算回路35に入
力され、対象物における光学的反射特性の影響が除去さ
れる。また、加算回路33、34で算出された和、差
は、判定回路40に入力され、対象物に対する光ビーム
の焦点位置の状態を判定し、モータ13を介して光学系
の合焦状態を制御する。さらに、加算回路33、減算回
路34で算出された和、差は、制御回路43に入力さ
れ、増幅器31、32の増幅度が調節される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は立体形状測定装置、特に
対象物に光を照射し、その反射光を受光して光電変換し
た後信号処理を行うことにより対象物の3次元情報を得
る立体形状測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、対象物の立体的な形状を非接
触で測定するために光学的な測定方法が数多く存在す
る。そのような光学的3次元計測法の医療分野への応用
例として、最近特に注目されているものの一つは、人間
の眼底の3次元情報を取得するための測定装置である。
【0003】すなわち、眼底検査は眼科のみならず内科
においても高血圧症や糖尿病等の診断に重要とされ、従
来より眼底カメラ等を用いて眼底を撮影記録する方法が
広く普及している。しかし、眼底の凹凸状態を定量的に
把握することが緑内障や綱膜剥離その他各種の浮腫腫脹
の診断に有効であり失明予防に直結することから、通常
の2次元的な画像情報とは別に、3次元的な立体情報を
取得する試みがなされるようになった。
【0004】このような立体計測法の一つは、一定の格
子パターンを眼底に投影し、それを所定の角度離れた方
向から観測して格子像のずれを計測することにより、眼
底の陥没状態等を把握する(米国特許4423931号
等)。
【0005】眼底立体計測のもう一つの手法は、立体写
真の原理に基づき、例えば眼底カメラにより異なる入射
瞳で角度を違えて2回写真撮影を行い、2枚の眼底写真
を画像解析することにより凹凸量を計測する。最近で
は、写真フィルムの代わりにTVカメラとコンピュータ
ーを連動して、自動的に立体情報を採取するような装置
も開発されている(米国特許4715703号等)。
【0006】しかし、このような手法のいずれも、眼球
の結像光学系を非軸に使っていることから、3次元測定
における空間分解能や精度、再現性が悪く、また信号処
理も難しいために必ずしも実用性に優れるとはいえな
い。
【0007】一方、近年、生体眼底を観察するための装
置の一つとして、レーザー走査法の原理に基づくものが
注目される(特開昭62−117524/米国特許47
64005号/特開昭64−58237/米国特許48
54692号等)。この種の装置の応用として、光検出
器の前に置かれた共焦点開口をずらしながら眼底の断層
画像を複数枚採取し(例えば、32枚)、それを再構成
する事によって立体形状を測定しようとする試みも行わ
れている(論文集 SPIE Proceeding
s、Vol.1161、Session 7および8参
照)。このレーザー走査による手法では、眼球の結像光
学系を同軸状に利用していることから高い測定精度を期
待できる。
【0008】しかし、実際は、複数枚の画像を採取する
ことから大容量の記憶装置を必要とし、また測定にある
程度の時間を要するので眼球運動のために精度の高い測
定ができないという欠点があった。
【0009】そこで本出願人は、全く新しい原理に基づ
き対象物(生体眼底)の3次元測定を可能にする極めて
画期的な立体形状測定装置を提案した(特開平1−11
3604号/米国特許4900144号、及び論文 0
ptics Communications、Vol.
74、1989年、p.165〜170参照)。図4
は、この発明原理を簡単に説明したものである。
【0010】図4において、レーザー光源60からのレ
ーザービームはX−Y走査ユニット61内で2次元的に
走査され、被検眼62の眼底上に投射される。眼底から
の反射拡散光は再び走査系61を通過しハーフミラーH
Mで2分割された後、2つの共焦点開口Al、A2の近
傍に焦点を結ぶ。
【0011】2つの開口A1、A2は、光軸に沿って眼
底焦点面を挟み込むように配置されており、従って、そ
れら開口を通過した光の強度は対象物(眼底)の凹凸に
従って増加と減少が互いに逆方向に変化する。
【0012】開口A1、A2の通過光強度を検出する検
出器Dl、D2からの出力信号は凹凸情報を含んでいる
が、信号強度は対象物の反射率にも完全に依存するの
で、信号処理部63において出力信号の間で電気的に割
算処理を行うことによって反射率を打ち消し凹凸情報を
検出できる。測定結果、あるいは測定像はモニタTV6
4に表示される。
【0013】図5は、2つの検出器における光強度変化
を示しており、横軸zは光軸方向距離に対応し、z軸上
の(A1)(A2)は2つの開口の位置に対応してい
る。開口による光強度変化の関数をf1(z)、f2
(z)とすると、検出器Dl、D2からの信号強度I
1、I2は次のように表現される。
【0014】I1=f1(z)*Io(x,y) …
(1) I2〓f2(z)*Io(x,y) …(2) ここで、Io(x,y)は眼底からの光強度変化を示
し、位置(x,y)に依存するものである。
【0015】従って以下のように割算に関連した計算を
行えば位置(x,y)に依存した反射率の情報は消去さ
れ、高さまたは深さzに関連した形の情報を検出でき
る。
【0016】 I1/I2=f1(z)/f2(z) …(3) または、 (I1−I2)/(I1+I2) ={f1(z)‐f2(z)}/{f1(z)+f2 (z)} …(4) この手法を眼底の立体形状計測に応用した場合、眼球の
結像光学系を同軸上に利用して精度の高い測定が可能で
あると共に、大容量のメモリーを必要とせず、信号処理
部63における信号処理も容易で、極めて短時間に殆ど
リアルタイムで測定対象物の3次元形状観察が可能にな
る。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この手法を
立体形状測定装置で実際の3次元計測に応用した場合、
z方向の有効な計測範囲は、図5において(Al)と
(A2)の間に制限され、対象物の焦点面が測定範囲か
らはずれた時に、正碓な測定は困難になる。
【0018】特に測定対象が生体眼底の場合、被検眼の
屈折状態によって焦点面は異なり近視や遠視等の被検者
では装置光学系の内部調整によって補正を行っていた
が、操作も煩わしく機械に慣れない人では測定誤差の原
因になるという欠点があった。
【0019】さらに、この測定法では割算処理を行って
いるが、一般に高速広帯域の割算回路は入力のダイナミ
ックレンジが狭いため、検出信号の強度レベルがそのレ
ンジをはずれると演算精度が低下するという問題があっ
た。
【0020】この割算回路に入力する直前の検出信号の
強度レベルは、被検者の眼底反射率や屈折状態、眼球光
学系の透明度等に大きく依存している。検出信号レベル
は、検出器そのものの増倍率や、その後の電気系の増倍
率を変えることによって調整可能であったが、操作が煩
わしく、設定が適切でないと測定誤差の原因になるとい
う欠点があった。
【0021】本発明の課題は、以上の問題を解決し、対
象物の反射率や屈折状態、眼球などの対象物の光学系の
透明度などのバラツキがあっても、光学系や、信号処理
系の面倒かつ難しい調節操作を必要とせず、正確な対象
物の3次元情報を取得可能な立体形状測定装置を提供す
ることにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、対象物に光を照射し、その反
射光を受光して光電変換した後信号処理を行うことによ
り対象物の3次元情報を得る立体形状測定装置におい
て、光ビームを照射するレーザー光源と、前記光ビーム
を2次元的に走査するための光走査手段と、前記光ビー
ムを、前記光走査手段の走査方向と交差する光学系の光
軸方向に焦点移動する光束制御手段と、前記光束制御手
段を通過した光ビームを対象物に照射するための光学系
と、対象物からの反射光の焦点位置の変位に基づき、光
学系光軸方向に関する対象物における形状特性の情報を
取得する検出手段と、前記検出手段の出力信号から、対
象物における光学的反射特性の影響を除去する第1の信
号処理手段と、前記検出手段の出力信号から、前記光束
制御手段による対象物に対する光ビームの焦点位置の状
態を判定し、光束制御手段を駆動して合焦状態を生成す
る第2の信号処理手段と、あるいはさらに、前記検出手
段の出力信号強度を判定し前記検出手段の出力信号強度
を所定の状態に調節する第3の信号処理手段とを有する
構成を採用した。
【0023】
【作用】以上の構成によれば、第1の信号処理手段によ
り、光学的反射率の変化が著しい生体眼底などが対象物
である場合でも、その反射特性の影響を除去することに
よって、対象物の形の情報のみを抽出する。
【0024】そして、第2の信号処理手段により、検出
器の出力信号から対象物に対する光学系の焦点状態を判
定し、光学系におけるレーザービームの焦点状態を常に
最適な状態に自動的に設定するので、光学系を測定に適
した合焦範囲内に追い込む制御を行うことができる。
【0025】また、第3の信号処理手段により、検出信
号の電気的な信号レベルを判定し、常に一定の強度状態
に自動的に設定することができ、高速広帯域な割算処理
を行う場合の演算精度が向上する。
【0026】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。
【0027】図1に本発明による立体形状測定装置の光
学系の全体的な概略構成を示す。図において符号1で示
すものは、へリウムネオン(He・Ne)または半導体
レーザー等のレーザー光源である。レーザー光源からの
レーザー光束2は、レンズ3を通してビーム形状を整形
した後、それに続く音響光学偏向素子(Acousto
−0pticDeflector;以下AODという)
4に入射され、AOD4によりレーザービームの走査が
行われる。
【0028】AOD4の前後にはレーザービームに対す
るAODの入射角および出射角の光波長依存性を補正す
るために、プリズム5、6が配置される。ただし、この
プリズムはレーザー光源として単色のみを利用するので
あれぱ、必ずしも必要ではない。
【0029】AOD4は例えぱ標準TVの水平走査に対
応する15.75kHzの周波数でレーザー光を1次元
的に偏向走査する。AODによって走査されたレーザー
光はレンズ7、8を通過し、続くビームスプリッター9
によってその一部が反射され一部は通過する。
【0030】ビームスプリッター9の通過光はフォトダ
イオード等(図には示されていない)によって受光し、
レーザー光量のモニターとして利用される。
【0031】ビームスプリッター9の反射光は、ミラー
10、11によって反射し折り返される。ミラー10、
11は移動機構12に取り付けられ、モーター(ステッ
ピングモーター等)13の作動によって、レーザービー
ムの焦点の調整を行うためのものである。ミラー10、
11によって反射されたビームはレンズ14を通過し、
ガルバノメーター15に装着されたミラー(ガルバノミ
ラー)16に導かれる。
【0032】レンズ14は、その表面反射光(迷光)に
よって画質が劣化するのを防ぐために、光学系の光軸に
沿って図示のように偏心させて配置することが望まし
い。
【0033】また、レンズ8とレンズ14の間は走査さ
れたレーザービームが平行状態にあり、いわゆるテレセ
ントリック光学系として構成されており、この光学系光
路内にミラー10、11が配置されている。従って、ミ
ラー10、11の移動によってビーム自身の焦点位置は
変化しても、走査レーザービームがガルバノミラー16
に結像する位置、すなわち走査ビームの旋回中心位置は
常に一定に保たれるという特徴がある。
【0034】ガルバノミラー16は、例えば標準TVの
垂直走査に対応する60Hzの周波数でレーザービーム
を偏向走査し、その走査方向はAOD4による走査方向
とは直交している。従ってテレビの走査線に対応する2
次元的なレーザーラスターが形成され、それはミラー1
7及び対物ミラー18によって反射され、被検眼19の
瞳孔中心部を通って眼底に投射される。
【0035】眼底からの反射拡散光は同一の光学系1
8、17、16、14、11、10を通って導かれ、ビ
ームスプリッター9を通過した後、レンズ20、ミラー
21により導かれ、ガラス板22を通過する。ガラス板
22の中心部は黒く遮光されており、それによって被検
眼19の角膜反射を遮断する。
【0036】ガラス板を通過した光束はレンズ23によ
って集光され、ハーフミラー24で2分割された後、共
焦点の開口25、26の近傍に結像し、その2つの開口
の通過光がそれぞれ検出器(光電子増倍管またはアバラ
ンシェフォトダイオード等の高感度検出器)27、28
で検出され光電変換される。
【0037】2つの共焦点開口25、26は、既に説明
したように被検眼眼底の結像点に対して、それぞれ光軸
方向に沿って逆方向に僅かにずらして配置されている。
従ってこの構成により測定対象物の光軸方向の凹凸が検
出される。
【0038】なお、この図のように、3次元測定を行う
ために、2つの開口をずらして配置しているが、この状
態で2つの検出器の出力信号を加算して通常画像の観察
のために利用すると、画像のコントラストは2つの開口
が完全な焦点面にあった時に比ベてやや低下する。従っ
て、通常画像の観察のためにこの光学系を適用する場
合、2つの開口25、26の位置を、矢印25a、26
aのように僅かにずらして完全な焦点面に移動するため
の微動調整機構を備えて置くことが理想的である。
【0039】なお、通常画像の観察時のコントラスト低
下を防ぐためには、別の方法として例えば、ハーフミラ
ー24の代わりに全反射ミラーを挿入して同時に開口2
6を完全な焦点面に移動させ、検出器28の出力信号だ
けを利用してもよい(この時検出器27の出力信号は使
わない)。このように開口の微動調整を行うことによ
り、3次元測定のみならず、同一の光学系を用いても、
コントラストの低下の少ない通常画像(完全な共焦点画
像)の観察が可能になる。
【0040】図2は、本発明による立体形状測定装置の
受光信号処理を行う電気系のブロックダイヤグラムを示
している。検出器(光電子増倍管またはアバランシェフ
ォトダイオード等)27、28からの出力信号I1、I2
は増幅器31、32で増幅され、それぞれが加算回路3
3及び減算回路34によって演算処理される。加算及び
滅算された信号は、割算回路35によって割算処理され
る。
【0041】すなわち、ここでは既に説明したように、
(I1−I2)/(I1+I2)という演算処理(式
(4))を行う例を示しており、割算回路の出力信号は
階調変換回路36によって非線形性の補正を行い、選択
回路37を経てTVモニター等の出力装置38に出力さ
れる。
【0042】なお、この例では加算及び減算した信号を
ぞれぞれ割算しているが、3次元情報を得るためには既
に述べたように、I1/I2という形で直接割算を行って
も良いし、また、logI1−logI2=log(I1
/I2)を利用し、すなわち対数変換を利用して割算を
実行することもできる。
【0043】選択回路37によって加算回路33の出力
信号(I1+I2)が選択された場合には、測定対象物の
通常観察画像(通常の眼底像)がTVモニター等に表示
され、一方割算処理された信号(I1−I2)/(I1+
I2)が選択された場合には測定対象物の3次元観察画
像(眼底の凹凸検出画像)が表示される。
【0044】それぞれの画像情報は必要に応じて、ビデ
オテープまたは磁気ディスク、光ディスク等の記憶装置
39に記憶保存される。
【0045】一方、加算回路33、減算回路34の出力
信号は、判定回路40によって、信号強度レベル及び光
学系の焦点状態を判定チェックするために用いられる。
判定回路40は、その内部に比較回路や論理回路を有
し、基準電圧発生器41からの基準電圧を基に信号の有
効性を判定する。
【0046】図3は2つの検出器の出力信号及び演算処
理された信号の強度レベルを示したもので、前述のよう
に、検出器の出力信号は2つの開口(Al)(A2)の
位置をピークとした2つの山形の強度曲線を示し、その
2つのピークの間がz方向の測定可能範囲になる。もし
仮に、測定対象物の焦点面がこの測定範囲からはずれる
と、それは誤差の原因になる。
【0047】また、割算回路は一般にダイナミックレン
ジが狭いために、割算回路に入力する信号レベル、特に
割算の分母の入力レベルは適正な範囲内にあることが測
定精度向上の点からも重要である。
【0048】具体的には、上記の適正範囲は、(I1−
I2)に対してIMaxおよびIMinを考慮して、IMax>
0、IMin<0で、かつIMaxをIMinとほぼ等しくと
る、及び、 基準電圧発生器41が発生する基準電位V1及びV2に対
して、V1<I1十I2<V2 などの条件を満足しているかどうかを判定回路40によ
り調べることにより検出できる。
【0049】これらの判定条件を満たす場合、光学系の
焦点面はこの3次元計測原理の測定範囲内にあり、また
割算回路の分母の入力レベルも適正レベルにあると判定
できる。
【0050】再び図2において、判定回路40の判定結
果は、LEDディスプレイ等の表示装置42に示される
と共に、信号強度レベルの判定信号は制御回路43を駆
動して、2つの増幅器31、32の増幅率を制御して各
信号レベルが最適になるように帰還制御を行う。
【0051】一方、判定回路40から出力された焦点状
態判定信号は、制御回路44及びモ一ター駆動回路45
を経てモーター13を制御し、光学系の焦点状態が常時
上記の適正範囲内になるように制御が行われる。
【0052】上記実施例によれば、検出器の出力信号か
ら対象物に対する光学系の焦点状態を判定し、光学系に
おけるレーザービームの焦点状態を常に最適な状態に自
動的に設定し、光学系を測定に適した合焦範囲内に追い
込む制御を行う信号処理手段を備えているので、測定対
象によらず常に正確な3次元計測が可能である。
【0053】また、検出信号の電気的な信号レベルを判
定し、常に一定の強度状態に自動的に設定するための信
号処理手段を有しているので、割算処理を行う場合の演
算精度が向上し、結果的に3次元測定の精度再現性の向
上を図ることができる。
【0054】なお、本実施例では、測定対象物を生体眼
底に特定して説明を行ったが、本発明の内容はそれだけ
に限定されるものではなく、例えぱ、走査形レーザー顕
微鏡等に応用して微生物や細胞あるいは集積回路内部の
微細な配線パターン等の3次元的な立体形状を捉えるた
めに利用することも当然可能である。
【0055】また、本実施例では光走査手段として、A
ODとガルバノミラーを利用しているが、光の走査方法
はそれだけに限定されるものではなく、共振型の振動ミ
ラーや回転多面鏡(ポリゴンミラー)等を利用すること
も当然可能である。
【0056】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、対象物に光を照射し、その反射光を受光して光電変
換した後信号処理を行うことにより対象物の3次元情報
を得る立体形状測定装置において、光ビームを照射する
レーザー光源と、前記光ビームを2次元的に走査するた
めの光走査手段と、前記光ビームを、前記光走査手段の
走査方向と交差する光学系の光軸方向に焦点移動する光
束制御手段と、前記光束制御手段を通過した光ビームを
対象物に照射するための光学系と、対象物からの反射光
の焦点位置の変位に基づき、光学系光軸方向に関する対
象物における形状特性の情報を取得する検出手段と、前
記検出手段の出力信号から、対象物における光学的反射
特性の影響を除去する第1の信号処理手段と、前記検出
手段の出力信号から、前記光束制御手段による対象物に
対する光ビームの焦点位置の状態を判定し、光束制御手
段を駆動して合焦状態を生成する第2の信号処理手段
と、あるいはさらに、前記検出手段の出力信号強度を判
定し前記検出手段の出力信号強度を所定の状態に調節す
る第3の信号処理手段とを有する構成を採用している。
【0057】したがって、第1の信号処理手段により、
光学的反射率の変化が著しい生体眼底などが対象物であ
る場合でも、その反射特性の影響を除去することによっ
て対象物の形の情報のみを抽出する。
【0058】そして、第2の信号処理手段により、検出
器の出力信号から対象物に対する光学系の焦点状態を判
定し、光学系におけるレーザービームの焦点状態を常に
最適な状態に自動的に設定するので、光学系を測定に適
した合焦範囲内に追い込む制御を行うことができる。
【0059】また、第3の信号処理手段により、検出信
号の電気的な信号レベルを判定し、常に一定の強度状態
に自動的に設定することができ、高速広帯域な割算処理
を行う場合の演算精度が向上する。
【0060】従って本発明によれば被検者によってその
反射率が異なり、近視、遠視等の屈折状態も著しく異な
るような生体眼底に応用した場合に、焦点状態と信号レ
ベルを自動的に追従設定できるので、3次元測定におけ
る精度再現性の向上が図れ、また実際の現場で使用する
場合の装置の操作性向上が保証され、極めて実用的な立
体形状測定装置を実現することができる。
【0061】すなわち、本発明によれば、対象物の反射
率や屈折状態、あるいは眼球などの対象物の光学系の透
明度などのバラツキがあっても、光学系や、信号処理系
の面倒かつ難しい調節操作を必要とせず、正確な対象物
の3次元情報を取得可能な極めて優れた立体形状測定装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を採用した立体形状測定装置の光学系の
説明図である。
【図2】本発明を採用した立体形状測定装置の信号処理
系の説明図である。
【図3】本発明を採用した立体形状測定装置の測定処理
を説明する線図である。
【図4】従来の立体形状測定装置の構成を示した説明図
である。
【図5】従来の立体形状測定装置の測定処理を説明する
線図である。
【符号の説明】
1 レーザー光源 3、7、8、14、20、23 レンズ 4 AOD 5、6 プリズム 9 ビームスプリッタ 10、11、16、17 ミラー 13 モーター 15 ガルバノメーター 18 対物ミラー 19 被検眼 22 ガラス板 24 ハーフミラー 25、26 開口 27、28 検出器 31、32 増幅器 33 加算回路 34 減算回路 35 割算回路 36 階調変換回路 37 選択回路 38 出力装置 39 記憶装置 40 判定回路 41 基準電圧発生器 42 表示装置 43 制御回路 44 制御回路 45 モーター駆動回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物に光を照射し、その反射光を受光
    して光電変換した後信号処理を行うことにより対象物の
    3次元情報を得る立体形状測定装置において、 光ビームを照射するレーザー光源と、 前記光ビームを2次元的に走査するための光走査手段
    と、 前記光ビームを、前記光走査手段の走査方向と交差する
    光学系の光軸方向に焦点移動する光束制御手段と、 前記光束制御手段を通過した光ビームを対象物に照射す
    るための光学系と、 対象物からの反射光の焦点位置の変位に基づき、光学系
    光軸方向に関する対象物における形状特性の情報を取得
    する検出手段と、 前記検出手段の出力信号から、対象物における光学的反
    射特性の影響を除去する第1の信号処理手段と、 前記検出手段の出力信号から、前記光束制御手段による
    対象物に対する光ビームの焦点位置の状態を判定し、光
    束制御手段を駆動して合焦状態を生成する第2の信号処
    理手段とを有することを特徴とする立体形状測定装置。
  2. 【請求項2】 対象物に光を照射し、その反射光を受光
    して光電変換した後信号処理を行うことにより対象物の
    3次元情報を得る立体形状測定装置において、 光ビームを照射するレーザー光源と、 前記光ビームを2次元的に走査するための光走査手段
    と、 前記光ビームを、前記光走査手段の走査方向と交差する
    光学系の光軸方向に焦点移動する光束制御手段と、 前記光束制御手段を通過した光ビームを対象物に照射す
    るための光学系と、 対象物からの反射光の焦点位置の変位に基づき、光学系
    光軸方向に関する対象物における形状特性の情報を取得
    する検出手段と、 前記検出手段の出力信号から、対象物における光学的反
    射特性の影響を除去する第1の信号処理手段と、 前記検出手段の出力信号強度を判定し前記検出手段の出
    力信号強度を所定の状態に調節する第3の信号処理手段
    とを有することを特徴とする立体形状測定装置。
  3. 【請求項3】 前記対象物が生体眼底であり、この生体
    眼底に光を照射し、その反射光を受光して光電変換した
    後、前記信号処理を行うことにより眼底の3次元情報を
    得ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
    立体形状測定装置。
  4. 【請求項4】 前記光走査手段は、光ビームを1方向に
    所定周波数で走査する第1の光偏向器と、光ビームを前
    記第1の光偏向器の走査方向とは直行する方向に前記走
    査周波数よりも低い所定周波数で走査する第2の光偏向
    器から構成されることを特徴とする請求項1から請求項
    3までのいずれか1項に記載の立体形状測定装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の光偏向器は音響光学偏向素子
    であることを特徴とする請求項4に記載の立体形状測定
    装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の光偏向器はガルバノメーター
    ミラーであることを特徴とする請求項4に記載の立体形
    状測定装置。
  7. 【請求項7】 前記光束制御手段は、テレセントリック
    光学系における反射ミラーの移動によって行うことを特
    徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記
    載の立体形状測定装置。
  8. 【請求項8】 対象物からの反射光の焦点位置の変位に
    基づき、光学系光軸方向に関する対象物における形状特
    性の情報を取得する前記検出手段は、焦点距離を互いに
    逆方向にずらして配置された2つの共焦点開口を有する
    ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか
    1項に記載の立体形状測定装置。
  9. 【請求項9】 前記共焦点開口は、通常画像の観察時
    に、少なくとも一方の開口が測定対象物に対して光学的
    合焦状態になるように調整可能としたことを特徴とする
    請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の立体
    形状測定装置。
  10. 【請求項10】 前記第1の信号処理手段は、割算回路
    を含み、この割算回路により前記検出手段の出力信号の
    加算および減算結果の商を算出し、対象物における光学
    的反射特性の影響を除去することを特徴とする請求項1
    から請求項9までのいずれか1項に記載の立体形状測定
    装置。
  11. 【請求項11】 前記第2の信号処理手段は、検出手段
    からの出力信号を加算ないし減算し、その強度状態を判
    定する判定回路を含み、この判定回路により前記光束制
    御手段による対象物に対する光ビームの焦点位置の状態
    を判定し、光束制御手段を駆動して合焦状態を制御する
    ことを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれ
    か1項に記載の立体形状測定装置。
  12. 【請求項12】 前記第3の信号処理手段は、検出手段
    からの出力信号の強度状態を判定し信号の増幅率に帰還
    する制御回路を含み、この制御回路により前記検出手段
    の出力信号強度を所定の状態に調節することを特徴とす
    る請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の
    立体形状測定装置。
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