JPH08327337A

JPH08327337A - ３次元形状測定装置

Info

Publication number: JPH08327337A
Application number: JP15982895A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 剛佐藤
Original assignee: Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Current assignee: Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】被測定物の被測定面の傾きに起因する測定誤
差を低減し、安定して高い精度で被測定物の３次元形状
を測定すること。【構成】被測定物１７に対してスリット状の照射光を
照射する照射部１６ａと、照射光による被測定物からの
反射光を２次元受光センサ上で受光する受光部１６ｂと
を備えた光距離測定器１６と、光距離測定器１６と被測
定物１７との間の相対位置を設定及び変更する位置設定
変更機構１１、１３〜１５と、２次元受光センサの出力
信号を用いて、被測定物１７からの反射光像の位置、幅
及び最大輝度の、データ作成用の出力信号が選択できな
いときに、測定不能を示す信号を出力する機能、及び／
または、位置設定変更機構に相対位置の変更を指示する
信号選択部２０ｂと、信号選択部２０ｂにより選択され
た出力信号に基づいて、被測定物１７の３次元形状デー
タを作成する形状データ作成部２０ｃを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スリット状の照射光を
利用した光距離測定器（例えば、レーザー変位計）を用
いて、被測定物の３次元形状を測定する３次元形状測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、３次元形状測定の対象は、従来の
高さ測定、長さ測定等の１次元測定を組み合わせたもの
だけでなく、自由曲面を有する３次元物体にも及んでき
ておりそれらに関する研究も進んでいる。測定方法とし
ては、接触式プローブを被測定物に接触させながら行う
従来の接触式の測定方法に加えて、最近めざましく発展
しているレーザ変位計等の光距離測定器を用いた非接触
の測定方法がある。

【０００３】このような非接触の測定方法では、プロー
ブを被測定物に接触させる必要がないので、ゴムのよう
に軟らかい物でも精度よく測定を行うことが可能であ
り、また従来の接触式の測定方法と比較して、測定時間
が短縮できるという利点を有する。しかしながら、レー
ザ変位計等の光距離測定器を用いた非接触の測定方法で
も任意の自由曲面を有する物体を精度良く、全周にわた
ってくまなく測定できるまでには至っていない。

【０００４】その理由は、被測定物上にある点（被測定
点）の法線の傾きは不可知であり、レーザー等の光を照
射して行う測定では、被測定物への光の照射角度や被測
定物からの反射光の角度に（即ち、被測定点がある面の
傾きにより）測定精度が大きく左右され、前記角度が所
定の大きさ以上になると、測定不能となる場合があるか
らである。

【０００５】なお、当然のことながら、照射光の届かな
い範囲にある被測定物の測定は不可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光投射による３次元形
状測定においては、例えばスリット状の照射光を被測定
物の被測定面に投射して、その反射光をＣＣＤ等の受光
部により受けて照射光の反射像を検出し、その反射像の
中心位置から３次元座標を求めている。しかし、同じ測
定装置を用いても、被測定物の被測定面の傾き（即ち、
被測定物への光の照射角度や被測定物からの反射光の角
度）により、測定精度が大きく影響を受ける場合がある
という問題点があった。

【０００７】例えば、被測定面の傾きによっては、反射
像が非常に幅広になる、反射像の輝度が極度に低下す
る、反射光が受光部に入射しない、などの事態が発生し
て、その結果、被測定物の一部の測定ができない、測定
できたとしても測定精度が悪く測定誤差の原因となると
いう問題点があった。特に、被測定面の傾きが大きくな
り照射光の斜入射角度がゼロに近づくと、反射像の全体
がＣＣＤ等の受光部に収まらなくなる場合があり、この
場合に、反射像の中心位置を正確に検出することができ
なかった。そのため、求めた３次元座標が不正確とな
り、測定誤差の原因となるという問題点があった。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、被測定物の被測定面の傾きに起因する測定
誤差を低減し、安定して高い精度で被測定物の３次元形
状を測定することができる３次元形状測定装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、被測定物に対してスリット状の照射光
を照射する照射部と、２次元配列された複数の受光素子
からなる２次元受光センサを有する受光部であって、前
記照射光による前記被測定物からの反射光を前記２次元
受光センサ上で受光する受光部とを備えた光距離測定器
と、前記光距離測定器と前記被測定物との間の相対位置
を設定及び変更する位置設定変更機構と、前記相対位置
における前記２次元受光センサの出力信号を用いて、被
測定物からの反射光像の位置、幅及び最大輝度が所定範
囲内にあるか否かを検知することにより、データ作成用
の出力信号を選択する信号選択部であり、データ作成用
の出力信号が選択できないときに、測定不能を示す信号
を出力する機能、及び／または、前記位置設定変更機構
に相対位置の変更を指示する信号を出力する機能を有す
る信号選択部と、前記信号選択部により選択された出力
信号に基づいて、前記被測定物の３次元形状データを作
成する形状データ作成部と、を備えた３次元形状測定装
置（請求項１）」を提供する。

【００１０】また、本発明は第二に「前記位置設定変更
機構及び前記照射部の動作を制御する制御部と前記位置
設定変更機構の位置または駆動量を検出する位置検出機
構とを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の３次
元形状測定装置（請求項２）」を提供する。また、本発
明は第三に「前記スリット状の照射光は、半導体レーザ
ー光をシリンドリカルレンズによりスリット状にした照
射光であることを特徴とする請求項１または２記載の３
次元形状測定装置（請求項３）」を提供する。

【００１１】

【作用】本発明の３次元形状測定装置（請求項１〜３）
では、被測定物からの反射光像の位置、幅及び最大輝度
が所定範囲内にあるか否かを検知することにより、デー
タ作成用の出力信号を選択し、該選択した出力信号に基
づいて、被測定物の３次元形状データを作成する。

【００１２】また、データ作成用の出力信号が選択でき
ないときは、測定不能を示す信号を出力するか、前記位
置設定変更機構に相対位置の変更を指示する信号を出力
するか、或いはその両方を行っている。そのため、誤っ
た形状測定データが作成されることがなく、また再測定
が必要な測定点を知ることができる。或いは、再測定が
必要な測定点を知ることができると共に、再測定が必要
な測定点に対して、相対位置を変えて再測定を行うこと
により、データ作成用の出力信号が得られるようにする
ことができるので、より正確な形状測定データを得るこ
とができる。

【００１３】従って、本発明の３次元形状測定装置（請
求項１〜３）では、被測定物の被測定面の傾きに起因す
る測定誤差を低減し、安定して高い精度で被測定物の３
次元形状を測定することができる。本発明の３次元形状
測定装置は、位置設定変更機構及び前記照射部の動作を
制御する制御部と前記位置設定変更機構の位置または駆
動量を検出する位置検出機構とを更に備えていることが
好ましい（請求項２）。

【００１４】本発明の３次元形状測定装置にかかるスリ
ット状の照射光は、輝度の低下及び装置の大型化を抑制
するために、半導体レーザー光をシリンドリカルレンズ
によりスリット状にした照射光とすることが好ましい
（請求項３）。以下、本発明にかかる測定原理を図を参
照して説明するが、本発明はこの図の例に限定されるも
のではない。

【００１５】測定方法は、光切断法をベースにしてい
る。先ず、スリット状のレーザー照射光２が被測定物１
の被測定面に向けて照射部３から照射される。被測定面
により反射された光の一部は、各受光部４、５により受
光される（図１参照）。図１の例においては、各受光部
４、５の各光軸４ａ、５ａまわりの位置関係は被測定物
の被測定面が照射光２の光軸に対して垂直な平面である
場合に、被測定物からの反射光の像が各受光部４、５の
２次元受光素子（センサ）受光面７上の走査線８に垂直
になるように設定されている。

【００１６】被測定面が平面であり、しかも照射光２の
光軸３ａに対して垂直であるならば受光された反射光の
像６は直線的な帯状となり、２次元受光素子の受光面７
の中央部に位置するようになるが（図２（ａ）参照）、
図４の被測定物１７のように被測定面が曲面である場合
の反射光の像６’は、歪曲した帯状となる（図２（ｂ）
参照）。

【００１７】反射光の像６、６’の幅（Ｘ１方向）は、
照射光の幅、被測定面の形状、被測定面の焦点面からの
距離等によって変化するが、おおよそ数ピクセル（素
子）から数十ピクセル程度となる。反射光の像は、受光
部の受光面に投影されるが、例えば図１に示すように受
光部が複数ある場合には、受光部４、５の各受光面に像
が投影されるので、被測定物の各被測定点について複数
の像がそれぞれ得られる。

【００１８】図１のように、二つの受光部４、５がその
光軸４ａ，５ａと照射部３の光軸３ａとなす角度θ₁，
θ₂が等しくなるように配置されているときに、被測定
面が平面である場合には、各受光部４、５の受光面には
同じ（または略同じ）像が投影される。しかし、被測定
面が３次元自由曲面である場合には、同一被測定点から
の像であっても、被測定点がある面（被測定面）が傾斜
しているので、各受光面には異なる像が投影される。そ
の違いとして顕著なものは、像の幅と最大輝度である。

【００１９】例えば、被測定面が右下がりに傾斜してい
る場合、反射光は受光部５よりも受光部４の方に向かい
やすい。そのため、受光部４で高輝度の像が得られる一
方、受光部５では低輝度の像しか得られないので、ノイ
ズの影響を受けやすくなって測定の信頼性が低下する。
また、受光部４で得られる高輝度の像も前記傾斜が特に
大きい場合には、像の幅が大きくなりすぎて、像の中心
位置を求めることが困難となり、測定の信頼性が低下す
ることもある。

【００２０】像の中心位置を求める場合、輝度分布の図
形中心をサブピクセル処理により求めるが、像６’’が
受光面７上の端部に接近した位置にあり、しかも像
６’’の幅が拡大されると、像６’’の一部が受光面の
端にかかる場合が生じる（図３参照）。例えば、受光面
７上の各走査線８における、受光面端部７ａにある数ピ
クセルの輝度が所定値以上である場合に、像の位置が受
光面７上の端部にかかっていると判断することができ
る。

【００２１】この場合には、サブピクセル処理により中
心位置を求めても、正確な値とはならず、測定の信頼性
が低下する。。従って、反射光像の位置、幅及び最大輝
度が適切な範囲にあるときに、測定の信頼性が高いとい
うことができる。そこで、本発明では、受光部に投影さ
れた反射光像の位置、幅及び最大輝度を目安として測定
の信頼性を判断することで、受光部からの出力信号の中
から信頼性が高い信号を選択して、これを形状データと
するのである。

【００２２】また、データ作成用の出力信号が選択でき
ないときは、測定不能を示す信号を出力するか、前記位
置設定変更機構に相対位置の変更を指示する信号を出力
するか、或いはその両方を行っている。そのため、誤っ
た形状測定データが作成されることがなく、また再測定
が必要な測定点を知ることができる。或いは、再測定が
必要な測定点を知ることができると共に、再測定が必要
な測定点に対して、相対位置を変えて再測定を行うこと
により、データ作成用の出力信号が得られるようにする
ことができるので、より正確な形状測定データを得るこ
とができる。

【００２３】ところで、反射光の像６、６’の輝度分布
はガウス分布となるので、中央部で高輝度、周辺部で低
輝度となる。反射光の像６、６’の中心位置（Ｘ１方
向）をサブピクセル処理により推定することで、被測定
点までの距離を求める。ここで、サブピクセル処理につ
いて図を参照して説明する。被測定物１７に照射部１６
ａからスリット状の照射光を照射させると、被測定物１
７の形状に沿った切断線が形成され、この切断線が受光
部１６ｂにより撮像される。即ち、例えば図２（ｂ）に
示すように、受光部１６ｂの２次元受光素子の受光面７
上には、前記切断線の像６’が投影される。

【００２４】図２（ａ）、（ｂ）中の縦軸は、図１中の
Ｙ方向（即ち、スリット状の照射光の拡がり方向）に対
応するＹ１方向の前記受光面上の位置を示している。図
２（ａ）、（ｂ）中の横軸は、前記Ｙ１方向に垂直なＸ
１方向の位置を示している。像６’の幅（Ｘ１方向）
は、通常一つの受光素子のＸ１方向の長さよりも大き
く、例えば約１０素子（ピクセル）分程度の長さになっ
ている。図２（ｂ）のＹ１方向のある位置においてＸ１
方向に並んだ１列の受光素子に対応する２次元受光素子
の出力レベルの分布（２次元受光素子の受光面７上の、
Ｙ１方向のある位置においてＸ１方向に沿った、受光量
の分布に相当）は、図２（ｃ）に示すようになる。

【００２５】Ｙ１方向のこの位置における像６’のＸ１
方向の位置は、図２（ｃ）中の出力レベルが大きい位置
に相当することになる。図２（ｃ）に示すような分布の
形状から像６’のＸ１方向の中心位置を推定する処理
が、いわゆるサブピクセル処理である。具体的には、図
２（ｃ）中の所定の閾値（受光量）以上の部分の加重平
均を以て、像６’のＸ１方向の中心位置とする。この中
心位置がＹ１方向のある位置に対応する被測定物１７の
測定点までの距離を示すことになる。

【００２６】本発明では、信号選択部により選択された
出力信号に基づいて、前記被測定物の３次元形状データ
を作成する形状データ作成部により前記サブピクセル処
理が行われる。即ち、本発明では、信号選択部により、
受光部の２次元受光素子の出力信号の中から、反射光像
の位置、幅及び最大輝度が所定範囲内にあるか否かを検
知することにより、データ作成用の出力信号を選択した
上で、３次元形状データ作成部により、前記サブピクセ
ル処理を行って各距離データを求めている。

【００２７】また、データ作成用の出力信号が選択でき
ないときは、信号選択部は測定不能を示す信号を出力す
るか、前記位置設定変更機構に相対位置の変更を指示す
る信号を出力するか、或いはその両方を行っている。そ
のため、誤った形状測定データが作成されることがな
く、また再測定が必要な測定点を知ることができる。或
いは、再測定が必要な測定点を知ることができると共
に、再測定が必要な測定点に対して、相対位置を変えて
再測定を行うことにより、データ作成用の出力信号が得
られるようにすることができるので、より正確な形状測
定データを得ることができる。

【００２８】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】図４は本実施例の３次元形状測定装置の全体
構成を模式的に示す図である。本実施例の３次元形状測
定装置は、図４に示すように、本体基板（不図示）の上
に取り付けられたＸ方向に移動可能なＸステージ１１
と、Ｘステージ１１上に取り付けられ、Ｘ方向に延びる
回転軸１３ｃの回りに回動可能な回転ステージ１３と、
回転ステージ１３の上方において前記本体基板に取り付
けられ、Ｘステージ１１表面に垂直なＺ方向に移動可能
なＺステージ１４と、Ｚステージ１４に取り付けられＹ
方向に延びる回転軸１５ｃの回りに回動可能な回転ステ
ージ１５と、回転ステージ１５に取り付けられた光距離
測定器としてのレーザー変位計１６とを備えている。

【００３０】被測定物１７は、回転ステージ１３の上に
載せられる。本実施例では、これらのステージ１１、１
３〜１５がレーザー変位計１６と被測定物１７との間の
相対位置を設定及び変更させる位置設定変更機構を構成
している。なお、図４において、各ステージ１１、１３
〜１５の動きの理解を容易にするため、Ｘステージ１１
の固定部を１１ａ、Ｘステージ１１の可動部を１１ｂ、
回転ステージ１３の固定部を１３ａ、回転ステージ１３
の可動部を１３ｂ、Ｚステージ１４の固定部を１４ａ、
Ｚステージ１４の可動部を１４ｂ、回転ステージ１５の
固定部を１５ａ、回転ステージ１５の可動部を１５ｂ
で、それぞれ示している。

【００３１】レーザー変位計１６は、被測定物１７に対
してＸ方向に垂直なＹ方向に拡がったスリット状の照射
光を照射する照射部１６ａと、被測定物１７からの反射
光を受光する受光部１６ｂを有している。照射部１６ａ
から照射されるレーザー光は、６７０ｎｍの半導体レー
ザー光であるが、感度特性が大きい受光部１６ｂとする
ことにより、他の波長のレーザーを用いることもでき
る。

【００３２】本実施例ではシリンドリカルレンズを用い
て、半導体レーザー光をスリット状の照射光としてい
る。そのため、スリットを用いてスリット状にする場合
のように、輝度が低下することがなく、またポリゴンミ
ラーを用いる場合のように、装置の大型化を招くことが
ない。図には示していないが、受光部１６ｂは、２次元
配列された複数の受光素子からなる２次元ＣＣＤなどの
２次元受光センサを有し、受光部１６ｂとして例えばＣ
ＣＤカメラを使用することができる。

【００３３】受光部１６ｂの光軸まわりの位置関係は、
被測定物１７の被測定面が照射光の光軸に対して垂直な
平面である場合に、被測定物からの反射光の像が受光部
１６ｂの２次元受光センサ面の走査線８に垂直になるよ
うに設定されている。また、本実施例の３次元形状測定
装置は、図４に示すように、各ステージ１１、１３〜１
５の駆動モータ（不図示）を駆動するモータ駆動回路１
８と、レーザー変位計１６を駆動するセンサ駆動回路１
９と、制御・処理部２０と、測定者が制御・処理部２０
に各種の指令を与えるための入力部（例えば、キーボー
ド）２１と、各ステージ１１、１３〜１５の位置（また
は駆動量）を検出する位置検出器（例えばエンコーダ、
不図示）と、を備えている。

【００３４】ここで、制御・処理部２０は、不図示の記
憶装置やＣＰＵ等を内蔵したマイクロコンピュータ等か
ら構成され、モータ駆動回路１８及びセンサ駆動回路
１９の動作を制御する制御部２０ａとしての機能、受
光部１６ｂを構成する２次元受光素子の出力信号を用い
て、被測定物からの反射光像の位置、幅及び最大輝度が
所定範囲内にあるか否かを検知することにより、データ
作成用の出力信号を選択する機能、データ作成用の出力
信号が選択できないときは、測定不能を示す信号を出力
する機能、及び／または、前記位置設定変更機構に相対
位置の変更を指示する信号を出力する機能（信号選択部
２０ｂとしての機能）信号選択部２０ｂにより選択さ
れた出力信号に基づいて、前記サブピクセル処理を行う
とともに、信号選択部２０ｂにより選択された出力信号
と位置検出器からの出力信号（各ステージ１１、１３〜
１５の位置検出信号）に基づいて、被測定物の３次元形
状データを作成する形状データ作成部２０ｃとしての機
能、などの各種の機能を担う。

【００３５】なお、本実施例では、形状データ作成部２
０ｃにて作成された３次元形状データは、これを利用す
るＣＡＤ装置２２に供給されるようになっている。以
下、本実施例の３次元形状測定装置の動作の一例につい
て説明する。先ず、被測定物１３である歯科用模型の測
定に必要な測定箇所は、歯の咬合面及び側面であるか
ら、測定不要な面が下になるように、被測定物１７を回
転ステージ１３に仮り止めする。

【００３６】次に、測定者は、入力部２１により制御・
処理部２０に指令を与えることにより、初期設定を行
う。即ち、制御・処理部２０は、入力部２１からの指令
に従って、モータ駆動回路１８を介して各ステージ１
１、１３〜１５を制御し、回転ステージ１３は水平位置
のまま、回転ステージ１５はレーザー変位計１６の照射
部１６ａからのレーザー照射光がＸステージ１１表面に
垂直となる原点位置、Ｚステージ１４は、標準的な被測
定物がレーザー変位計１６の受光部１６ｂの受光レンズ
（不図示）の焦点深度の中に収まる原点位置にセットす
る。また、レーザー変位計１６の照射部１６ａからのス
リット状のレーザー照射光が被測定物１７に照射される
範囲に来るように、Ｘステージ１１を用いて、被測定物
１７を移動させる。

【００３７】次に、測定者は、入力部２１により、制御
・処理部２０に測定開始指令を与える。この状態で、制
御・処理部２０の中の制御部２０ａは、測定者により入
力装置２１から与えられた測定開始指令に応答して、セ
ンサ駆動回路１９に制御信号を与えて、照射部１６ａか
ら被測定物１７にスリット光を照射させる。そして、被
測定物１７の形状に沿った切断線が形成される。

【００３８】この切断線が受光部１６ｂにより斜めから
撮像される。即ち、図２（ｂ）に示すように、受光部１
６ｂの２次元受光センサの受光面７上には、切断線の像
６’が投影される。その結果、その像に応じた出力信号
が受光部１６ｂの２次元受光センサから得られる。制御
・処理部２０の中の信号選択部２０ｂは、受光部１６ｂ
の２次元受光センサからの出力の中から、反射光像の位
置、幅及び最大輝度が所定範囲内にあるか否かを検知す
ることにより、データ作成用の出力信号を選択する。

【００３９】データ作成用の出力信号が選択できないと
きは、信号選択部２０ｂは、測定不能を示す信号を出力
するか、前記位置設定変更機構に相対位置の変更を指示
する信号を出力するか、或いはその両方を行う。即ち、
出力信号が選択できない再測定が必要な測定点に対し
て、相対位置を変えて再測定を行うことにより、データ
作成用の出力信号が得られるようにすることができる。

【００４０】また、制御・処理部２０の中の形状データ
作成部２０ｃは、信号選択部２０ｂにより選択された出
力信号をフレームメモリ（不図示）に一旦記憶する。そ
して、この出力信号としての画像データに対して、前記
サブピクセル処理を行うことにより、Ｙ１方向の各位置
において切断線の像６’のＸ１方向の中心位置を求め、
そのデータを各ステージ１１、１３〜１５の位置データ
と対応させてメモリ（不図示）に記憶させる。

【００４１】これで、一つの切断線に対する測定が終了
する。被測定物１７の全体を測定するためには、Ｘステ
ージ１１を所定量のピッチで動かした後、同様の手順で
測定を繰り返せば良い。被測定物１７の全域が所定のピ
ッチで測定できたならば、すべての測定が終了したこと
になる。すべての測定により得られた各測定データは、
同様にメモリに記憶させる。そして、メモリに記憶され
た各データを用いて、形状データ作成部２０ｃは、被測
定物１７の３次元形状データを作成する。

【００４２】本実施例の３次元形状測定装置では、被測
定物からの反射光像の位置、幅及び最大輝度が所定範囲
内にあるか否かを検知することにより、データ作成用の
出力信号を選択し、該選択した出力信号に基づいて、被
測定物の３次元形状データを作成する。また、データ作
成用の出力信号が選択できないときは、測定不能を示す
信号を出力するか、前記位置設定変更機構に相対位置の
変更を指示する信号を出力するか、或いはその両方を行
っている。

【００４３】そのため、誤った形状測定データが作成さ
れることがなく、また再測定が必要な測定点を知ること
ができる。或いは、再測定が必要な測定点を知ることが
できると共に、再測定が必要な測定点に対して、相対位
置を変えて再測定を行うことにより、データ作成用の出
力信号が得られるようにすることができるので、より正
確な形状測定データを得ることができる。

【００４４】従って、本実施例の３次元形状測定装置で
は、被測定物の被測定面の傾きに起因する測定誤差を低
減し、安定して高い精度で被測定物の３次元形状を測定
することができる。以上、本実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【００４５】例えば、本実施例では、単一のレーザー変
位計（光距離測定器）を用いているが、複数のレーザー
変位計を用いてもよい。また、本実施例では、レーザー
変位計と被測定物との間の相対位置を設定及び変更させ
る位置設定変更機構として各ステージ１１、１３〜１５
を採用しているが、その相対位置を所望の３次元形状を
得るのに必要な位置にすることができれば、位置設定変
更機構として任意の構成を採用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、本発明の３次
元形状測定装置によれば、被測定物の被測定面の傾きに
起因する測定誤差を低減し、安定して高い精度で被測定
物の３次元形状を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明にかかる測定原理を説明するための
概略側面図である。

【図２】は、受光部の受光面に投影された像の様子を示
す説明図（ａ），（ｂ）と像におけるＸ１方向の輝度分
布を示す説明図（ｃ）である。

【図３】は、受光部の受光面に投影された像が受光面の
端部７ａにかかっている様子を示す説明図である。

【図４】は、実施例の３次元形状測定装置の全体構成を
模式的に示す図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・被測定物２・・・スリット状の照射光３・・・照射部３ａ・・照射光２の光軸４・・・受光部４ａ・・受光部４の光軸５・・・受光部５ａ・・受光部５の光軸６・・・被測定物からの反射光像６’・・被測定物からの反射光像７・・・２次元受光素子の受光面７ａ・・受光面の端部８・・・走査線１１・・Ｘステージ１３・・回転ステージ１４・・Ｚステージ１５・・回転ステージ１６・・光距離測定器１６ａ・・照射部１６ｂ・・受光部１７・・被測定物１８・・モータ駆動回路１９・・センサ駆動回路２０・・制御処理部２０ａ・・制御部２０ｂ・・信号選択部２０ｃ・・形状データ作成部２１・・入力部２２・・ＣＡＤ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、被測定物に対してスリット状の照射光を照射する照射部
と、２次元配列された複数の受光素子からなる２次元受
光センサを有する受光部であって、前記照射光による前
記被測定物からの反射光を前記２次元受光センサ上で受
光する受光部とを備えた光距離測定器と、前記光距離測定器と前記被測定物との間の相対位置を設
定及び変更する位置設定変更機構と、前記相対位置における前記２次元受光センサの出力信号
を用いて、被測定物からの反射光像の位置、幅及び最大
輝度が所定範囲内にあるか否かを検知することにより、
データ作成用の出力信号を選択する信号選択部であり、
データ作成用の出力信号が選択できないときに、測定不
能を示す信号を出力する機能、及び／または、前記位置
設定変更機構に相対位置の変更を指示する信号を出力す
る機能を有する信号選択部と、前記信号選択部により選択された出力信号に基づいて、
前記被測定物の３次元形状データを作成する形状データ
作成部と、を備えた３次元形状測定装置。
【請求項２】前記位置設定変更機構及び前記照射部の
動作を制御する制御部と前記位置設定変更機構の位置ま
たは駆動量を検出する位置検出機構とを更に備えたこと
を特徴とする請求項１記載の３次元形状測定装置。
【請求項３】前記スリット状の照射光は、半導体レー
ザー光をシリンドリカルレンズによりスリット状にした
照射光であることを特徴とする請求項１または２記載の
３次元形状測定装置。