JPH0783629A - ３次元形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光切断線の像位置算出のばらつきを小さくし
て、精度向上を可能にし、しかも２次元撮像素子の移動
および画像データの取り込みのための制御回路を簡単に
する。 【構成】 ３次元形状測定装置は、直交２軸方向の複数
の画素よりなる画素集合体を有するＣＣＤ撮像素子12を
用いて、光切断法により３次元形状測定を行う。微小移
動制御装置４により撮像素子12を所定の微小量ずつ移動
させ、複数の各位置において、撮像素子12を含むテレビ
カメラ３により被測定物の表面の光切断線を撮像し、得
られた画像データにおける各画素に関する光強度のデー
タと、撮像素子12の位置のデータとに基づいて、データ
処理装置５により光切断線の重心位置を算出する。テレ
ビカメラ３からの垂直同期信号に基づいて、撮像素子12
の移動および画像データの取り込みを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光切断法を用いた３
次元形状測定装置に関する。

【０００２】光切断法を用いた３次元形状測定装置は、
レーザダイオードなどの適当な光源から被測定物にスリ
ット光を照射し、スリット光が被測定物の表面に当たっ
て形成される光切断線をテレビカメラのＣＣＤ撮像素子
などの２次元撮像素子で撮像し、その画像データをフレ
ームメモリに取り込み、適当なデータ処理を施すことに
より、光切断線の２次元画像データを３次元形状データ
に変換するものである。テレビカメラの２次元撮像素子
は、直交２軸方向の複数の画素よりなる画素集合体を有
するものである。

【０００３】

【従来の技術】上記のような３次元形状測定装置の場
合、テレビカメラの撮像素子で撮像した光切断線の像位
置を抽出する必要があるが、従来は、光切断線の像位置
を画素単位でしか決められなかったため、精度が撮像素
子の画素数すなわち解像度によって制限されるという問
題があった。

【０００４】このため、光切断線像が結像している複数
の画素の位置とそれぞれの画素の光強度とから加重平均
によって光切断線像の重心位置を算出し、これにより光
切断線の像位置を決定することが提案されている（特開
昭６３−２７９１１０号公報参照）。

【０００５】上記のように加重平均によって光切断線像
の重心位置を算出する場合、撮像素子自体の解像度より
ある程度精度を上げることはできるが、レーザ光の出力
分布変化などの影響を受けやすく、比較的ばらつきが大
きいという問題がある。したがって、この方法において
も、解像度に限界があり、せいぜい画素間ピッチの１／
１０程度の分解能しか得られない。

【０００６】そこで、本発明者らは、２次元撮像素子を
所定の微小量ずつ移動させ、複数の各位置において、光
切断線を撮像し、得られた画像データにおける各画素に
関する光強度のデータと、２次元撮像素子の位置のデー
タとに基づいて、光切断線の重心位置を算出するように
なされた３次元形状測定装置を提案した（特願平４−４
５４６６号、特願平４−２３０５５２号参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な３次元形状測定装置では、２次元撮像素子の移動とこ
れからの画像データの取り込みとの同期をとる必要があ
るため、その制御回路が比較的複雑になる。

【０００８】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
光切断線の像位置算出のばらつきが小さく、精度向上が
可能であり、しかも２次元撮像素子の移動および画像デ
ータの取り込みのための制御回路が比較的簡単になる３
次元形状測定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明による３次元形
状測定装置は、直交２軸方向の複数の画素よりなる画素
集合体を有する２次元撮像素子を用いて、光切断法によ
り３次元形状測定を行う３次元形状測定装置において、
２次元撮像素子を所定の微小量ずつ移動させ、複数の各
位置において、被測定物の表面の光切断線を撮像し、得
られた画像データにおける各画素に関する光強度のデー
タと、２次元撮像素子の位置のデータとに基づいて、光
切断線の重心位置を算出するようになされ、２次元撮像
素子を含む２次元撮像手段からの垂直同期信号に基づい
て、２次元撮像素子の移動および画像データの取り込み
を制御するようになされていることを特徴とするもので
ある。

【００１０】

【作用】２次元撮像素子を所定の微小量ずつ移動させ、
複数の各位置において、被測定物の表面の光切断線を撮
像し、得られた画像データにおける各画素に関する光強
度のデータと、２次元撮像素子の位置のデータとに基づ
いて、光切断線の重心位置を算出するので、レーザ光の
出力分布変化などの影響を受けにくく、したがって、光
切断線の像位置算出のばらつきが小さく、大幅な精度向
上が可能である。また、２次元撮像素子の移動および画
像データの取り込みを制御を、２次元撮像手段からの垂
直同期信号に基づいて行うので、別の同期信号源などが
不要であり、制御回路が比較的簡単になる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００１２】図１は３次元形状測定装置の全体概略構成
を示し、図２はその主要部の構成を示している。

【００１３】図１に示すように、測定装置は、被測定物
ステージ(1) 、スリット光源(2) 、テレビカメラ(3) 、
微小移動制御装置(4) およびデータ処理装置(5) を備え
ている。

【００１４】ステージ(1) は被測定物(6) をのせるため
のものであり、図示しない適当な手段により、互いに直
交する２つの水平方向および垂直方向に移動させられる
とともに、垂直軸を中心に回転させられるようになって
いる。

【００１５】スリット光源(2) は、図示しないＬＤ（レ
ーザダイオード）、シリンドリカルレンズなどを用いて
被測定物(6) にスリット光(7) を照射するためのもので
ある。

【００１６】テレビカメラ(3) はスリット光(7) が被測
定物(6) の表面に当たって形成される光切断線(8) を撮
像する２次元撮像手段を構成しており、図２に示すよう
に、カメラヘッド(9) 、撮像回路(10)などを備えてい
る。カメラヘッド(9) には、レンズ(11)、２次元撮像素
子であるＣＣＤ撮像素子(12)、ＣＣＤ撮像素子(12)を一
定方向に微小移動するためのＰＺＡ（ピエゾアクチュエ
ータ）(13)などが設けられている。図示は省略したが、
撮像素子(12)は、直交２軸方向の複数の画素よりなる画
素集合体を備えている。撮像回路(10)は、内部クロック
に同期させて、微小移動制御装置(4) にＦＬＤ（フィー
ルド判別信号）を出力し、データ処理装置(5) に映像信
号と同期信号の混合した複合映像信号を出力する。この
テレビカメラ(3) は、２：１インタレース方式を採用し
ている。図４のタイムチャートに示すように、ＦＬＤは
一定周期（約１／６０秒）おきにＨ(High)レベルの状態
とＬ(Low) レベルの状態を繰り返し、その立ち上がりが
フィールド１の垂直同期信号に同期し、その立ち下がり
がフィールド２の垂直同期信号に同期している。そし
て、ＦＬＤがＨレベルの間がフィールド１に、Ｌレベル
の間がフィールド２に相当している。

【００１７】微小移動制御装置(4) は、ＰＺＡ制御回路
(14)、ＰＺＡ駆動回路(15)およびＰＺＡ用電源回路(16)
を備えている。図３に示すように、ＰＺＡ制御回路(14)
は、Ｆ／Ｆ（フリップフロップ）(25)、カウンタ(19)、
ＰＬＤ（Programmable LogicDevice ）(20)、ＤＡ変換
器（図示略）などを備えている。そして、ＰＺＡ制御回
路(14)は、後述するデータ処理装置(5) からのＳＴＲ
（スタート信号）をＮＯＲ回路(26)を介してＦ／Ｆ(25)
で受けると、撮像回路(10)から出力されるＦＬＤをカウ
ンタ(19)でカウントし、そのカウント値に応じた０〜１
０ＶのＤＲＶ（駆動ステップ電圧）をＰＬＤ(20)からＰ
ＺＡ駆動回路(15)に出力する。また、これと同時に、各
ステップごとにＦＲＭ（画像取り込み同期信号）をＰＬ
Ｄ(20)からデータ処理装置(5) に出力する。さらに、一
連の処理が終了したときに、ＳＴＰ（ストップ信号）を
ＰＬＤ(20)からＮＯＲ回路(26)を介してＦ／Ｆ(25)に出
力する。なお、このような一連の動作シーケンスは、Ｐ
ＬＤ(20)に予め書き込まれている論理回路によって実現
される。ＰＺＡ駆動回路(15)は、ＰＺＡ制御回路(14)よ
り入力されたＤＲＶを増幅し、これに応じた０〜１００
ＶのＰＺＡ駆動電圧をＰＺＡ(13)に出力する。

【００１８】データ処理装置(5) は、ホストコンピュー
タ(17)およびフレームメモリ(18)を備えている。コンピ
ュータ(17)は、パラレルＩ／Ｏを介して測定開始のトリ
ガパルスであるＳＴＲをＰＺＡ制御回路(14)のＦ／Ｆ(2
5)にＮＯＲ回路(26)を介して出力し、一連のシーケンス
にしたがってＰＺＡ制御回路(14)のＰＬＤ(20)より出力
されるＦＲＭを受けて、フレームメモリ(18)に対して画
像取り込み指示を行う。フレームメモリ(18)は、コンピ
ュータ(17)からの画像取り込み指示を受けると、複合映
像信号の同期信号に応じて複合映像信号のフィールド１
およびフィールド２の１フレームの取り込みを行い、２
次元画像データをコンピュータ(17)に送る。

【００１９】上記の３次元形状測定装置において、測定
に先立ち、キャリブレーションが行われて、テレビカメ
ラ(3) の撮像素子(12)の画素集合体上の２次元位置を被
測定物(6) のある空間の３次元位置に変換するための変
換位置データが求められ、これがデータ処理装置(5) に
記憶される。

【００２０】被測定物(6) の形状の測定を行う場合、テ
レビカメラ(3) により被測定物(6)の表面の光切断線(8)
が撮像され、その２次元画像データがデータ処理装置
(5)に送られる。データ処理装置(5) は、この画像デー
タから後述する方法で決定した撮像素子(12)の画素集合
体上の光切断線(8) の２次元位置を、変換位置データを
用いて、３次元位置に変換し、光切断線(8) の３次元形
状を求める。そして、ステージ(1) すなわち被測定物
(6) の移動、回転を行いながら、上記のような操作を繰
り返すことにより、被測定物(6) の３次元形状が測定さ
れる。このような３次元形状の測定は公知であるから、
詳細な説明は省略する。

【００２１】撮像素子(12)の画素集合体上の光切断線
(8) の２次元位置の決定は、前記の特願平４−４５４６
６号、特願平４−２３０５５２号に記載された方法、そ
の他の方法により行われる。すなわち、微小移動制御装
置(4) によりテレビカメラ(3)の撮像素子(12)を所定の
微小量ずつ移動させ、複数の各位置において、光切断線
(8) を撮像し、得られた２次元画像データにおける各画
素に関する光強度のデータと、撮像素子(12)の位置のデ
ータとに基づいて、光切断線(8) の重心位置を算出し、
これを光切断線(8) の２次元位置とする。

【００２２】次に、図４のタイムチャートを参照して、
上記の光切断線(8) の２次元位置決定時の撮像素子(12)
の微小移動制御について説明する。なお、図４におい
て、ＣＬＲ１はコンピュータ(17)からＰＺＡ制御回路(1
4)のＦ／Ｆ(25)へのクリア信号を示している。ＣＮＴは
ＰＺＡ制御回路(14)のカウンタ(19)の出力タイミングを
示し、その枠内の数字はカウント値を表わしている。ま
た、ＭＥＭはコンピュータ(17)からフレームメモリ(18)
への画像取り込み指示のタイミング、ＰＺＡはＰＺＡ(1
3)の移動のタイミングを示し、ＤＲＶ、ＦＲＭ、ＭＥＭ
およびＰＺＡの枠内の数字はＰＺＡ(13)の移動のステッ
プ数を表わしている。また、VIDEO OUT は、撮像素子(1
2)の蓄積タイミングを示している。図３のＣＬＲ２はＦ
／Ｆ(25)からカウンタ(19)およびＰＬＤ(20)への出力で
あるクリア信号を示し、このＣＬＲ２はデータ処理装置
(5) のコンピュータ(17)にも入力する。

【００２３】ＣＬＲ１は、何らかの原因で一連の動作が
終了する前に測定が中断したような場合にＰＺＡ制御回
路(14)のカウンタ(19)のカウント値およびＰＬＤ(20)の
データバッファをクリアして測定を再開するために設け
られている。図４の時点ｔ1においてＣＬＲ１がごく短
時間Ｈレベルになると、Ｆ／Ｆ(25)の出力であるＣＬＲ
２がＬレベルになる。ＣＬＲ２がＬレベルになることに
より、ＰＬＤ(20)のクリア端子がＬレベル（アクティ
ブ）になって、出力が一旦全てＬレベルになるため、Ｄ
ＲＶが０Ｖになる。また、ＣＬＲ２がＬレベルになるこ
とにより、カウンタ(19)のクリア端子およびイネーブル
端子がＬレベルになって、カウント値が０にリセットさ
れるとともに、カウンタ(19)が非カウント状態となる。
そして、ＣＬＲ１がＨレベルになった直後のＦＬＤの立
ち下がりのタイミング（時点ｔ2 ）で、ＤＲＶが所定の
初期状態になる。このような状態で、コンピュータ(17)
からのＳＴＲがごく短時間Ｈレベルになると、その立ち
上がりのタイミング（時点ｔ3 ）で、ＣＬＲ２がＨレベ
ルになる。ＣＬＲ２がＨレベルになることにより、ＰＬ
Ｄ(20)のクリア端子がＨレベルになって、動作が開始さ
れる。また、ＣＬＲ２がＨレベルになることにより、カ
ウンタ(19)のクリア端子およびイネーブル端子がＨレベ
ルになって、カウンタ(19)がカウント状態となり、直後
のＦＬＤの立ち上がりのタイミング（ｔ4 ）に同期して
カウンタ(19)がカウント動作を開始し、その後のＦＬＤ
の立ち上がりのタイミングに同期してカウント値が１ず
つカウントアップする。

【００２４】ＰＬＤ(20)は、カウンタ(19)のカウント値
が“１”になった直後のＦＬＤの立ち下がりのタイミン
グ（ｔ5 ）に同期して、予め決められたステップ数
“１”に対応するＤＲＶをＤＡ変換器を通してＰＺＡ駆
動回路(15)に出力する。なお、ＤＲＶは、カウンタ(19)
のカウント値が“４”になった直後のＦＬＤの立ち下が
りのタイミング（ｔ8 ）まで、ステップ数“１”に対応
する値に保たれる。ＰＺＡ制御回路(14)からステップ数
“１”に対応するＤＲＶが出力されると、このＤＲＶに
応じてＰＺＡ(13)が変位し、これによって撮像素子(12)
が第１ステップ位置に移動させられる。図４において、
ＰＺＡはＤＲＶに応じてステップ応答するＰＺＡ(13)の
状態を示し、Ｈレベルは振動状態、Ｌレベルは定常状態
を表わしている。図４から明らかなように、ＰＺＡ(13)
は、ＤＲＶが変化してから１／２０秒以内に確実に定常
状態となる。

【００２５】ＰＬＤ(20)は、ＤＲＶ出力後、２フレーム
目のＦＬＤの立ち下がりのタイミング（ｔ6 ）に同期し
て、コンピュータ(17)へのＦＲＭをＨレベルにする。コ
ンピュータ(17)は、ＦＲＭの立ち上がりを検出し、フレ
ームメモリ(18)に画像取り込み指示を出す。フレームメ
モリ(18)は、コンピュータ(17)からの画像取り込み指示
を受けた直後のＦＬＤの立ち上がりのタイミング（ｔ7
）に同期して、１フレームの画像の取り込みを行う。
図４のＭＥＭはフレームメモリ(18)の状態を示し、Ｈレ
ベルはフレーム取り込み中、Ｌレベルは待機中を表わし
ている。

【００２６】ＰＬＤ(20)は、ＦＲＭをＨレベルにした後
のＦＬＤの立ち下がりのタイミング（ｔ8 ）に同期し
て、ステップ数“２”に対応するＤＲＶを出力する。そ
して、カウンタ(19)のカウント値が４から６まで変化す
るのに対応して、上記同様、撮像素子(12)の第２ステッ
プ位置への移動および画像の取り込みが行われる。

【００２７】上記の時点ｔ7 においてはフレームメモリ
(18)はフレーム取り込み中であるが、図４の撮像素子(1
2)の蓄積タイミングからわかるように、フレームメモリ
(18)がフィールド１を取り込み終えた時点で撮像素子(1
2)の蓄積は完了しているので、次の第２ステップにおい
て撮像素子(12)が微小変位しても画像が乱れることはな
い。

【００２８】以後、同様に、カウンタ(20)のカウント値
が７から３０まで変わるのに対応して、第３〜１０ステ
ップ位置への撮像素子(12)の移動および各ステップ位置
における画像の取り込みが行われる。

【００２９】ＰＬＤ(20)は、第１０ステップにおけるＦ
ＲＭをＨレベルにした後のＦＬＤの立ち下がりのタイミ
ング（ｔ9 ）に同期して、ＳＴＰをＨレベルにする。そ
して、ＳＴＰの立ち上がりに同期して、Ｆ／Ｆ(25)の出
力であるＣＬＲ２がＬレベルになり、これにより、カウ
ンタ(19)のクリア端子およびイネーブル端子がＬレベル
になって、カウント値が０にリセットされるとともに、
カウンタ(19)が非カウント状態となり、第１０ステップ
位置における画像の取り込みが終わった時点で、一連の
動作が終了する。

【００３０】このような動作は、ステージ(1) およびそ
の上の被測定物(6) が移動または回転させられるたびに
行われ、各ステップ位置において取り込まれた画像デー
タを用いて、前記のように撮像素子(12)の画素集合体上
の光切断線(8) の２次元位置が決定される。

【００３１】上記の動作の初期において、コンピュータ
(17)からのＳＴＲがＨレベルになったときに、ノイズの
影響などによりＰＺＡ制御回路(14)がこれを受信できな
い場合がある。このような場合、コンピュータ(17)がそ
のまま次のステップに進んだのでは、ＰＺＡ制御回路(1
4)のカウンタ(19)およびＰＬＤ(20)は動作を開始しない
ので、撮像素子(12)は移動せず、撮像素子(12)が静止し
たままの状態で、画像の取り込みが行われる。このた
め、精度の高い測定ができない。これに対し、上記の装
置では、コンピュータ(17)からのＳＴＲがＨレベルにな
ったときに、ＰＺＡ制御回路(14)のＦ／Ｆ(25)がこれを
正常に受信してその出力であるＣＬＲ２が立ち上がった
ことを確認してからコンピュータ(17)が次のステップに
進み、ＣＬＲ２が立ち上がっていなければ、ＳＴＲを再
度Ｈレベルにするようになっているので、装置の信頼性
が向上し、精度の高い測定ができる。

【００３２】撮像素子(12)のステップ移動については、
図５〜図９に示すような種々の方法が考えられる。図５
〜図９の横軸は時間あるいはステップ数、縦軸はＰＺＡ
(13)の駆動ステップ電圧および変位（のび）を表わして
いる。これらの図面において、ＰＺＡ(13)の変位を実線
で表わし、駆動ステップ電圧については変位と一致して
いない部分のみを破線で表わしている。

【００３３】まず、図５に示すように、ＰＺＡ(13)の駆
動ステップ電圧が０Ｖの状態を初期状態とし、順次駆動
ステップ電圧を一定電圧（約１Ｖ）ずつ最大変位電圧
（たとえば１０Ｖ）まで昇圧していく方法が考えられ
る。この場合、被測定物(6) のある状態における光切断
線(8) の２次元位置決定のための一連のＰＺＡ(13)の駆
動（撮像素子(12)の移動）が終わったときに、ＰＺＡ(1
3)の駆動電圧が最大変位電圧から初期状態の０Ｖに戻る
が、このときに、ＰＺＡ(13)に残留歪が発生し、駆動電
圧０Ｖに対する自然長に収束するまでに長い時間を要す
る。このため、通常の３次元形状測定のように、光切断
線(8) の２次元位置決定をたとえば１秒程度の短い間隔
をおいて行う場合には、最初のＰＺＡ(13)駆動時と２回
目以降のＰＺＡ(13)駆動時とで、同じ駆動ステップ電圧
に対する実際のＰＺＡ(13)の変位に差（オフセット）が
生じ、光切断線(8) の２次元位置決定を正確に行うこと
が困難になる。

【００３４】図６に示すように、第１ステップで駆動ス
テップ電圧を最大変位電圧まで上げ、順次駆動ステップ
電圧を一定電圧ずつ降圧していき、最後のステップで０
Ｖではない一定の最小変位電圧である初期状態にする方
法が考えられる。この場合、図５の場合のようなＰＺＡ
(13)の変位のオフセットは生じない。しかし、変位の小
さい初期状態から最大変位まで一気に駆動するため、Ｄ
Ａ変換器の最上位ビット立ち上がりでタイミングが狂
い、誤動作することがある。

【００３５】図７に示すように、最大変位電圧を駆動ス
テップ電圧の初期状態とし、順次駆動ステップ電圧を一
定電圧ずつ最小変位電圧（たとえば０Ｖ）まで降圧して
いく方法が考えられる。この場合、初期状態において、
ＰＺＡ(13)に最大変位を生じさせているため、ＰＺＡ(1
3)に対して機械的に悪影響を及ぼす可能性がある。

【００３６】図８に示すように、最小変位電圧と最大変
位電圧の中間の一定の電圧（たとえば５Ｖ）を駆動ステ
ップ電圧の初期状態とし、第１ステップで駆動ステップ
電圧を最小変位電圧まで下げ、順次駆動ステップ電圧を
一定電圧ずつ最大変位電圧まで昇圧していく方法が考え
られる。また、図９に示すように、最小変位電圧と最大
変位電圧の中間の一定の電圧を駆動ステップ電圧の初期
状態とし、第１ステップで駆動ステップ電圧を最大変位
電圧まで上げ、順次駆動ステップ電圧を一定電圧ずつ最
小変位電圧まで降圧していく方法が考えられる。これら
の場合、上記の図５〜図７の場合のような問題は生じな
い。

【００３７】ＰＺＡ(13)のステップ移動の際の位置の制
御についても、種々の方法が考えられる。

【００３８】ＰＺＡ(13)の駆動電圧と変位の間に一定の
関係があり、しかも予め測定などによりこの関係が求め
られるような場合には、ＰＺＡ(13)の変位すなわち撮像
素子(12)の位置に応じた駆動ステップ電圧をＰＺＡ制御
回路(14)からＰＺＡ駆動回路(15)に出力するいわゆるオ
ープンループ制御による方法が考えられる。このように
すれば、ＰＺＡ(13)の変位を検出するセンサなどを必要
とせず、装置が安価で簡単なものになる。しかしなが
ら、装置ごとにＰＺＡ(13)の駆動ステップ電圧と変位の
関係を表わすデータが必要であり、これの準備に工数を
要する。

【００３９】図１０に示すように、変位センサ(21)を備
えたＰＺＡ(13)を用い、変位センサ(21)の出力を増幅器
(22)を介してＰＺＡ駆動回路(15)にフィードバックする
方法が考えられる。変位センサ(21)としては、たとえば
歪ゲージのブリッジ回路など適当なものが使用される。
このようにすれば、精度の高い位置制御が可能となり、
測定の高精度化が期待できる。また、上記のオープンル
ープ制御による場合のようなＰＺＡ(13)の駆動電圧と変
位の関係を表わすデータを準備する必要がない。しかし
ながら、厳密な制御回路が必要であり、装置が複雑化す
る。また、規定の時間内に所望の変位が得られるよう
に、ＰＺＡ(13)に高い応答性が要求される。

【００４０】図１１に示すように、変位センサ(23)を備
えたＰＺＡ(13)、および変位センサ(23)の出力からＰＺ
Ａ(13)の変位を検出してデータ処理装置(5) のコンピュ
ータ(17)に出力する変位検出回路(24)を設け、ＰＺＡ制
御回路(14)からは順次一定の駆動ステップ電圧を出力し
てＰＺＡ(13)を変位させ、ＰＺＡ(13)を変位させるたび
に、変位検出回路(24)の出力からそのときのＰＺＡ(13)
の変位すなわち撮像素子(12)の位置を求め、これを撮像
素子(12)の２次元位置決定のための位置のデータとする
方法が考えられる。このようにすれば、上記のオープン
ループ制御による方法やフィードバック制御による場合
のような問題が生じることがなく、装置が簡単になる。

【００４１】

【発明の効果】この発明の３次元形状測定装置によれ
ば、上述のように、光切断線の像位置算出のばらつきが
小さく、大幅な精度向上が可能であり、しかも２次元撮
像素子の移動および画像データの取り込みのための同期
信号源などを別に設ける必要がなく、制御回路が比較的
簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す３次元形状測定装置の
概略構成図である。

【図２】３次元形状測定装置の主要部のブロック図であ
る。

【図３】ＰＺＡ制御回路のブロック図である。

【図４】図２の各部の信号を示すタイムチャートであ
る。

【図５】時間とＰＺＡの駆動ステップ電圧および変位と
の関係の１例を示すグラフである。

【図６】時間とＰＺＡの駆動ステップ電圧および変位と
の関係の他の１例を示すグラフである。

【図７】時間とＰＺＡの駆動ステップ電圧および変位と
の関係のさらに他の１例を示すグラフである。

【図８】時間とＰＺＡの駆動ステップ電圧および変位と
の関係のさらに他の１例を示すグラフである。

【図９】時間とＰＺＡの駆動ステップ電圧および変位と
の関係のさらに他の１例を示すグラフである。

【図１０】３次元形状測定装置の主要部の他の１例を示
すブロック図である。

【図１１】３次元形状測定装置の主要部のさらに他の１
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

(1) 被測定物ステージ (2) スリット光源 (3) テレビカメラ（２次元撮像手段） (4) 微小移動制御装置 (5) データ処理装置 (6) 被測定物 (7) スリット光 (8) 光切断線 (12) ＣＣＤ撮像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２５ Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直交２軸方向の複数の画素よりなる画素集
   合体を有する２次元撮像素子を用いて、光切断法により
   ３次元形状測定を行う３次元形状測定装置において、 ２次元撮像素子を所定の微小量ずつ移動させ、複数の各
   位置において、被測定物の表面の光切断線を撮像し、得
   られた画像データにおける各画素に関する光強度のデー
   タと、２次元撮像素子の位置のデータとに基づいて、光
   切断線の重心位置を算出するようになされ、２次元撮像
   素子を含む２次元撮像手段からの垂直同期信号に基づい
   て、２次元撮像素子の移動および画像データの取り込み
   を制御するようになされていることを特徴とする３次元
   形状測定装置。