JPH102724A - 光学的３次元計測装置 - Google Patents
光学的３次元計測装置Info
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- JPH102724A JPH102724A JP17753196A JP17753196A JPH102724A JP H102724 A JPH102724 A JP H102724A JP 17753196 A JP17753196 A JP 17753196A JP 17753196 A JP17753196 A JP 17753196A JP H102724 A JPH102724 A JP H102724A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被検体表面もしくは内部を３次元的に計測す
る光学的３次元計測装置において、被検体の互いに異な
る領域からの光束を撮像素子により各々同時に撮像する
ことにより、空気の揺らぎや擾乱等の環境条件の変動の
影響されることなく、正確かつ迅速に被検体の各領域か
らの情報を得、より解像度の高い画像解析を行う。 【構成】 Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から射出された光ビーム
１ａを基準板７および被検体８に照射する。基準面７ａ
において反射された光束と、被検面８ａにおいて反射さ
れた光束とを干渉させ、被検面８ａの上半分の領域から
の干渉縞をＴＶカメラ６Ａにより、下半分の領域からの
干渉縞をＴＶカメラ６Ｂにより同時に撮像し、撮像され
た画像情報をコンピュータ１１により合成し、合成され
た干渉縞画像を解析して、被検面８ａの表面形状を計測
する。
る光学的３次元計測装置において、被検体の互いに異な
る領域からの光束を撮像素子により各々同時に撮像する
ことにより、空気の揺らぎや擾乱等の環境条件の変動の
影響されることなく、正確かつ迅速に被検体の各領域か
らの情報を得、より解像度の高い画像解析を行う。 【構成】 Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から射出された光ビーム
１ａを基準板７および被検体８に照射する。基準面７ａ
において反射された光束と、被検面８ａにおいて反射さ
れた光束とを干渉させ、被検面８ａの上半分の領域から
の干渉縞をＴＶカメラ６Ａにより、下半分の領域からの
干渉縞をＴＶカメラ６Ｂにより同時に撮像し、撮像され
た画像情報をコンピュータ１１により合成し、合成され
た干渉縞画像を解析して、被検面８ａの表面形状を計測
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的３次元計測
装置に関し、とくに、光波干渉装置やモアレ縞解析装置
等の被検体の表面や内部の状態についての３次元計測を
行う光学的３次元計測装置に関するものである。
装置に関し、とくに、光波干渉装置やモアレ縞解析装置
等の被検体の表面や内部の状態についての３次元計測を
行う光学的３次元計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種部品、製品等の被検体の平面度や曲
面の形状を高精度に計測するための手段として、干渉計
やモアレ縞解析装置が用いられている。例えば、干渉計
を用いて平板上の被検体の平面度を測定する場合、被検
体の被検面に向けて光ビームを照射し、被検体から反射
して戻る光ビームに基づき形成される干渉縞の模様か
ら、精度よく被検面の凹凸を測定するようにしている。
面の形状を高精度に計測するための手段として、干渉計
やモアレ縞解析装置が用いられている。例えば、干渉計
を用いて平板上の被検体の平面度を測定する場合、被検
体の被検面に向けて光ビームを照射し、被検体から反射
して戻る光ビームに基づき形成される干渉縞の模様か
ら、精度よく被検面の凹凸を測定するようにしている。
【０００３】近年、このような干渉縞やモアレ縞の解析
では、縞模様をＣＣＤカメラ等の撮像素子からコンピュ
ータに取り込んで位相計算をし、被検体の表面形状ある
いは波面形状を求めるようにしているが、一般的に、光
学的な解像度の方が撮像素子の解像度よりも高いため、
撮像素子の解像度（分解能）により解析可能な縞の密度
が決定されることとなる。したがって、撮像素子を使用
して縞密度の高い干渉縞を解析するには、光学的に被検
体像の倍率を高くして、撮像素子上の縞密度を低くして
から解析する必要がある。しかしながら、これでは被検
体の観察範囲が狭くなるため、被検体全体の形状を測定
することが困難である。
では、縞模様をＣＣＤカメラ等の撮像素子からコンピュ
ータに取り込んで位相計算をし、被検体の表面形状ある
いは波面形状を求めるようにしているが、一般的に、光
学的な解像度の方が撮像素子の解像度よりも高いため、
撮像素子の解像度（分解能）により解析可能な縞の密度
が決定されることとなる。したがって、撮像素子を使用
して縞密度の高い干渉縞を解析するには、光学的に被検
体像の倍率を高くして、撮像素子上の縞密度を低くして
から解析する必要がある。しかしながら、これでは被検
体の観察範囲が狭くなるため、被検体全体の形状を測定
することが困難である。
【０００４】このため、被検体像を拡大するとともに、
像を、隣接する領域が互いにオーバーラップするように
分割して取り込み、各分割領域について解析を行った後
にオーバーラップした部分のデータを利用して、この分
割された被検体像を互いにつなぎ合わせる開口合成技術
により被検体全体の形状を測定することが知られてい
る。この技術は、被検面のサイズに対し干渉計の開口
（測定サイズ）の小さいものを使って全被検面を測定す
ることを目的としたものである。
像を、隣接する領域が互いにオーバーラップするように
分割して取り込み、各分割領域について解析を行った後
にオーバーラップした部分のデータを利用して、この分
割された被検体像を互いにつなぎ合わせる開口合成技術
により被検体全体の形状を測定することが知られてい
る。この技術は、被検面のサイズに対し干渉計の開口
（測定サイズ）の小さいものを使って全被検面を測定す
ることを目的としたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな開口合成技術によれば、被検体の一つの小領域から
の画像取込操作終了毎に、カメラ等の撮像系と被検体と
を相対的に移動させる必要があるため、分割された領域
ごとに空気の揺らぎや振動等の擾乱により、画像を取り
込む環境条件が異なってしまい、全領域について同一条
件の下に画像を取り込むことが困難となる。また、複数
の画像を順次取り込む必要があるため、被検体の全体像
を取り込むまでに長時間を要するという問題もある。こ
のため、上述した開口合成を用いた方法では、迅速かつ
正確に被検体像を取り込むことは困難であった。
うな開口合成技術によれば、被検体の一つの小領域から
の画像取込操作終了毎に、カメラ等の撮像系と被検体と
を相対的に移動させる必要があるため、分割された領域
ごとに空気の揺らぎや振動等の擾乱により、画像を取り
込む環境条件が異なってしまい、全領域について同一条
件の下に画像を取り込むことが困難となる。また、複数
の画像を順次取り込む必要があるため、被検体の全体像
を取り込むまでに長時間を要するという問題もある。こ
のため、上述した開口合成を用いた方法では、迅速かつ
正確に被検体像を取り込むことは困難であった。
【０００６】また、被検体像を一旦結像させた結像面上
において撮像素子を移動させ、その度に、所定領域の被
検体像を取り込む方法が提案されている。この方法によ
れば、上述した、測定系と被検体とを相対的に移動させ
るものと比較すれば、撮像時間を短縮することができる
ものの、迅速性を大幅に改善することができるものでは
なく、さらに、分割された領域ごとに、画像を取り込む
環境条件が異なるため、被検体の全体像を正確に取り込
むことが困難であった。
において撮像素子を移動させ、その度に、所定領域の被
検体像を取り込む方法が提案されている。この方法によ
れば、上述した、測定系と被検体とを相対的に移動させ
るものと比較すれば、撮像時間を短縮することができる
ものの、迅速性を大幅に改善することができるものでは
なく、さらに、分割された領域ごとに、画像を取り込む
環境条件が異なるため、被検体の全体像を正確に取り込
むことが困難であった。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、被検体からの画像情報に基づき該被検体の表面
または内部の３次元計測を行う際に、解像度の高い画像
解析を担保しつつ、画像情報取込みの迅速性および正確
性を向上せしめた光学的３次元計測装置を提供すること
を目的とするものである。
もので、被検体からの画像情報に基づき該被検体の表面
または内部の３次元計測を行う際に、解像度の高い画像
解析を担保しつつ、画像情報取込みの迅速性および正確
性を向上せしめた光学的３次元計測装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による光学的３次
元計測装置は、被検体からの、該被検体表面もしくは内
部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像し、該被
検体の表面もしくは内部を３次元的に計測する光学的３
次元計測装置において、該被検体表面もしくは内部の情
報を担持した光束のうち、該被検体の互いに異なる被検
体領域からの光束を各々略同時に受光して撮像する複数
の撮像素子を備えてなることを特徴とするものである。
元計測装置は、被検体からの、該被検体表面もしくは内
部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像し、該被
検体の表面もしくは内部を３次元的に計測する光学的３
次元計測装置において、該被検体表面もしくは内部の情
報を担持した光束のうち、該被検体の互いに異なる被検
体領域からの光束を各々略同時に受光して撮像する複数
の撮像素子を備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】また、前記複数の撮像素子により得られた
各被検体の画像情報を合成し、前記各被検体領域に比し
て大きな被検体領域の画像情報を得る画像情報合成手段
を備えることが好ましい。また、前記画像情報合成手段
が、前記各被検体領域の位置合わせを行った後に、前記
各被検体の画像情報を合成する手段であることが好まし
い。
各被検体の画像情報を合成し、前記各被検体領域に比し
て大きな被検体領域の画像情報を得る画像情報合成手段
を備えることが好ましい。また、前記画像情報合成手段
が、前記各被検体領域の位置合わせを行った後に、前記
各被検体の画像情報を合成する手段であることが好まし
い。
【００１０】さらに、本発明による他の光学的３次元計
測装置は、複数の被検体からの、該被検体表面もしくは
内部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像し、該
各被検体の表面もしくは内部を３次元的に計測する光学
的３次元計測装置であって、前記複数の被検体の被検体
表面もしくは内部の情報を担持した光束を各々略同時に
受光して撮像する複数の撮像素子を備えてなることを特
徴とするものである。
測装置は、複数の被検体からの、該被検体表面もしくは
内部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像し、該
各被検体の表面もしくは内部を３次元的に計測する光学
的３次元計測装置であって、前記複数の被検体の被検体
表面もしくは内部の情報を担持した光束を各々略同時に
受光して撮像する複数の撮像素子を備えてなることを特
徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。図１は本発明による光学的３次
元計測装置の第１実施形態の構成を示す概略図である。
形態について説明する。図１は本発明による光学的３次
元計測装置の第１実施形態の構成を示す概略図である。
【００１２】図１に示すように、本発明の第１実施形態
に係る光学的３次元計測装置は、フィゾー型干渉計に適
用されたものであり、所定波長の光ビーム１ａを出力す
るＨｅ−Ｎｅレーザ１と、光ビーム１ａを発散させるた
めの発散レンズ２と、ピンホール板３と、発散光１ａを
２つの光束に分割するハーフミラー４と、光ビーム１ａ
を平行光とするためのコリメータレンズ５と、撮像素子
であるＣＣＤを有するＴＶカメラ６Ａ、６Ｂとを備えて
いる。コリメータレンズ５の後段には、位相走査のため
の不図示の微振手段を介してガラスからなる基準板７が
配されている。この基準板７は、高精度に表面加工が施
された基準面７ａを有するものとなっている。基準板７
の後段には、基準面７ａと対向するように被検面８ａを
有する被検体８が保持手段９により保持される。
に係る光学的３次元計測装置は、フィゾー型干渉計に適
用されたものであり、所定波長の光ビーム１ａを出力す
るＨｅ−Ｎｅレーザ１と、光ビーム１ａを発散させるた
めの発散レンズ２と、ピンホール板３と、発散光１ａを
２つの光束に分割するハーフミラー４と、光ビーム１ａ
を平行光とするためのコリメータレンズ５と、撮像素子
であるＣＣＤを有するＴＶカメラ６Ａ、６Ｂとを備えて
いる。コリメータレンズ５の後段には、位相走査のため
の不図示の微振手段を介してガラスからなる基準板７が
配されている。この基準板７は、高精度に表面加工が施
された基準面７ａを有するものとなっている。基準板７
の後段には、基準面７ａと対向するように被検面８ａを
有する被検体８が保持手段９により保持される。
【００１３】ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂには、ＴＶカメラ６
Ａ、６Ｂにより撮像された被検面８ａの画像を表示する
ＣＲＴ等のモニタ１０Ａ、１０Ｂと、ＴＶカメラ６Ａ、
６Ｂにより撮像された被検面８ａの画像を処理するコン
ピュータ１１と、後述するようにして合成された画像を
記憶するフレームメモリ１２とが接続されている。ＴＶ
カメラ６Ａ、６Ｂは、ＴＶカメラ６Ａが被検面８ａの上
半分の領域を拡大して撮像し、ＴＶカメラ６Ｂが被検面
８ａの下半分の領域を拡大して撮像するような光学的位
置関係を保って配設されている。
Ａ、６Ｂにより撮像された被検面８ａの画像を表示する
ＣＲＴ等のモニタ１０Ａ、１０Ｂと、ＴＶカメラ６Ａ、
６Ｂにより撮像された被検面８ａの画像を処理するコン
ピュータ１１と、後述するようにして合成された画像を
記憶するフレームメモリ１２とが接続されている。ＴＶ
カメラ６Ａ、６Ｂは、ＴＶカメラ６Ａが被検面８ａの上
半分の領域を拡大して撮像し、ＴＶカメラ６Ｂが被検面
８ａの下半分の領域を拡大して撮像するような光学的位
置関係を保って配設されている。
【００１４】コンピュータ１１は、被検面８ａの上半分
の領域の画像情報と下半分の領域の画像情報とを合成し
て、各領域よりも大きい領域の画像情報を得る処理を行
うとともに、後述するようにして、被検面８ａの表面形
状の計測を行うものである。
の領域の画像情報と下半分の領域の画像情報とを合成し
て、各領域よりも大きい領域の画像情報を得る処理を行
うとともに、後述するようにして、被検面８ａの表面形
状の計測を行うものである。
【００１５】次いで、上記本発明の第１実施形態に係る
光学的３次元計測装置の作用について説明する。まず、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から光ビーム１ａを射出し、光ビー
ム１ａを発散レンズ２によりピンホール板３のピンホー
ル位置において収束させる。このピンホールを通過した
光ビーム１ａの一部は、ハーフミラー４を透過し、コリ
メータレンズ５により平行光とされる。平行光とされた
光ビーム１ａは基準板７を透過してその一部が基準面７
ａにより反射されるとともに、その余の部分が被検体８
の被検面８ａに照射され、この被検面８ａにおいて反射
され、これら基準面７ａおよび被検面８ａにおいて反射
された光束間で干渉作用が生じる。
光学的３次元計測装置の作用について説明する。まず、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から光ビーム１ａを射出し、光ビー
ム１ａを発散レンズ２によりピンホール板３のピンホー
ル位置において収束させる。このピンホールを通過した
光ビーム１ａの一部は、ハーフミラー４を透過し、コリ
メータレンズ５により平行光とされる。平行光とされた
光ビーム１ａは基準板７を透過してその一部が基準面７
ａにより反射されるとともに、その余の部分が被検体８
の被検面８ａに照射され、この被検面８ａにおいて反射
され、これら基準面７ａおよび被検面８ａにおいて反射
された光束間で干渉作用が生じる。
【００１６】このようにして光干渉が生じている光束
は、コリメータレンズ５を経てハーフミラー４によりそ
の一部が反射され、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに同時に入射
する。
は、コリメータレンズ５を経てハーフミラー４によりそ
の一部が反射され、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに同時に入射
する。
【００１７】ここで、ＴＶカメラ６Ａは被検面８ａの上
半分の領域を拡大して撮像し、ＴＶカメラ６Ｂは被検面
８ａの下半分の領域を拡大して撮像するような光学的位
置関係を保って配設されているため、ＴＶカメラ６Ａに
は、被検面８ａの上半分の領域における干渉縞の拡大さ
れた画像（以下上領域画像と称する）の情報を担持した
光束が入射し、ＴＶカメラ６Ｂには、被検面８ａの下半
分の領域における干渉縞の拡大された画像（以下下領域
画像と称する）の情報を担持した光束が入射する。この
ようにして、ＴＶカメラ６Ａにより、被検面８ａの上領
域画像が撮像されて上領域画像情報が得られ、ＴＶカメ
ラ６Ｂにより、被検面８ａの下領域画像が撮像されて下
領域画像情報が得られる。なお、この際、被検面８ａの
上領域と下領域とが僅かに重なるようにして撮像が行わ
れる。
半分の領域を拡大して撮像し、ＴＶカメラ６Ｂは被検面
８ａの下半分の領域を拡大して撮像するような光学的位
置関係を保って配設されているため、ＴＶカメラ６Ａに
は、被検面８ａの上半分の領域における干渉縞の拡大さ
れた画像（以下上領域画像と称する）の情報を担持した
光束が入射し、ＴＶカメラ６Ｂには、被検面８ａの下半
分の領域における干渉縞の拡大された画像（以下下領域
画像と称する）の情報を担持した光束が入射する。この
ようにして、ＴＶカメラ６Ａにより、被検面８ａの上領
域画像が撮像されて上領域画像情報が得られ、ＴＶカメ
ラ６Ｂにより、被検面８ａの下領域画像が撮像されて下
領域画像情報が得られる。なお、この際、被検面８ａの
上領域と下領域とが僅かに重なるようにして撮像が行わ
れる。
【００１８】ＴＶカメラ６Ａにより撮像された被検面８
ａの上領域画像情報は、モニタ１０Ａに入力され、被検
面８ａの上半分の領域における干渉縞の情報が可視像と
して表示される。一方、ＴＶカメラ６Ｂにより撮像され
た被検面８ａの下領域画像情報は、モニタ１０Ｂに入力
され、被検面８ａの下半分の領域における干渉縞の情報
が可視像として表示される。なお、モニタ１０Ａ、１０
Ｂに表示された画像情報は、コンピュータに内蔵のフレ
ームメモリに取り込む。
ａの上領域画像情報は、モニタ１０Ａに入力され、被検
面８ａの上半分の領域における干渉縞の情報が可視像と
して表示される。一方、ＴＶカメラ６Ｂにより撮像され
た被検面８ａの下領域画像情報は、モニタ１０Ｂに入力
され、被検面８ａの下半分の領域における干渉縞の情報
が可視像として表示される。なお、モニタ１０Ａ、１０
Ｂに表示された画像情報は、コンピュータに内蔵のフレ
ームメモリに取り込む。
【００１９】次に、このフレームメモリに取り込まれた
上領域画像情報は、コンピュータ１１で所定の演算処理
がなされ、これらの各情報の合成処理が行われる。ここ
で、コンピュータ１１のメモリには、図２に示すように
ＴＶカメラ６Ａ，６Ｂで取り扱うそれぞれ上領域および
下領域の境界を示すマーク１３（境界を認識できれば粗
面加工でマークの代わりとすることも可能である）が付
された基準画像画面情報を得て、境界が画像上で特定さ
れている。この基準画像の取得には２つのＴＶカメラ６
Ａ、６Ｂでカバー可能な画像領域以上のサイズの基準被
検体を使用する。
上領域画像情報は、コンピュータ１１で所定の演算処理
がなされ、これらの各情報の合成処理が行われる。ここ
で、コンピュータ１１のメモリには、図２に示すように
ＴＶカメラ６Ａ，６Ｂで取り扱うそれぞれ上領域および
下領域の境界を示すマーク１３（境界を認識できれば粗
面加工でマークの代わりとすることも可能である）が付
された基準画像画面情報を得て、境界が画像上で特定さ
れている。この基準画像の取得には２つのＴＶカメラ６
Ａ、６Ｂでカバー可能な画像領域以上のサイズの基準被
検体を使用する。
【００２０】このようにして得られた合成画像情報は、
不図示のメモリに演算しやすい配置に展開される。そし
て、この合成画像情報に対し、干渉縞の解析が行われ、
被検面８ａの表面形状が計測できる。
不図示のメモリに演算しやすい配置に展開される。そし
て、この合成画像情報に対し、干渉縞の解析が行われ、
被検面８ａの表面形状が計測できる。
【００２１】ここで、上領域画像情報および下領域画像
情報は各々拡大されてＴＶカメラ６Ａ、６Ｂにより撮像
されているため、被検面８ａを拡大することなく撮像し
たものと比較して、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに設けられて
いる撮像素子上の縞密度が低くなっている。したがっ
て、合成画像情報においては、被検面８ａを拡大するこ
となく撮像したものと比較して、干渉縞の解析を高分解
能の下に行うことができる。
情報は各々拡大されてＴＶカメラ６Ａ、６Ｂにより撮像
されているため、被検面８ａを拡大することなく撮像し
たものと比較して、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに設けられて
いる撮像素子上の縞密度が低くなっている。したがっ
て、合成画像情報においては、被検面８ａを拡大するこ
となく撮像したものと比較して、干渉縞の解析を高分解
能の下に行うことができる。
【００２２】また、上領域画像情報および下領域画像情
報はＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに同時に撮像されているた
め、同一の環境条件により撮像されることとなる。この
ため、空気の揺らぎや振動等の擾乱による環境条件の変
動の影響を排除して、正確な合成画像情報を得ることが
できる。さらに、上領域画像情報および下領域画像情報
を同時に撮像しているため、被検面８ａの全体像を取り
込むのに長時間を要することなく、迅速かつ正確に被検
面８ａの像を取り込むことができる。
報はＴＶカメラ６Ａ、６Ｂに同時に撮像されているた
め、同一の環境条件により撮像されることとなる。この
ため、空気の揺らぎや振動等の擾乱による環境条件の変
動の影響を排除して、正確な合成画像情報を得ることが
できる。さらに、上領域画像情報および下領域画像情報
を同時に撮像しているため、被検面８ａの全体像を取り
込むのに長時間を要することなく、迅速かつ正確に被検
面８ａの像を取り込むことができる。
【００２３】次いで、本発明の第２実施形態に係る光学
的３次元計測装置について説明する。図５は、第２実施
形態の光学的３次元計測装置の構成を示す図である。な
お、図５において図１と同一の構成については同一の参
照番号を付し、詳細な説明は省略する。この第２実施形
態の装置は、被検面８ａを４つの領域に分割し、各領域
をスクリーン１７に照射して４つのＴＶカメラ１６Ａ〜
１６Ｄにより同時に撮像して４つのモニタ２０Ａ〜２０
Ｄに表示する点において上記第１実施形態の装置と相異
する。
的３次元計測装置について説明する。図５は、第２実施
形態の光学的３次元計測装置の構成を示す図である。な
お、図５において図１と同一の構成については同一の参
照番号を付し、詳細な説明は省略する。この第２実施形
態の装置は、被検面８ａを４つの領域に分割し、各領域
をスクリーン１７に照射して４つのＴＶカメラ１６Ａ〜
１６Ｄにより同時に撮像して４つのモニタ２０Ａ〜２０
Ｄに表示する点において上記第１実施形態の装置と相異
する。
【００２４】このように、被検面８ａを４つの領域に分
割して、各領域の画像情報をＴＶカメラ１６Ａ〜１６Ｄ
により撮像することによって、上記第１実施形態のもの
と同様に各領域の画像情報を同一の環境条件により得る
ことができ、しかも上記第１実施形態のものに比して、
さらにみかけ上の縞密度を下げることができるので、迅
速、正確かつ高解像度で被検面８ａの像を取り込んで干
渉縞の解析を行い、高精度に被検面８ａの形状を算出す
ることができる。
割して、各領域の画像情報をＴＶカメラ１６Ａ〜１６Ｄ
により撮像することによって、上記第１実施形態のもの
と同様に各領域の画像情報を同一の環境条件により得る
ことができ、しかも上記第１実施形態のものに比して、
さらにみかけ上の縞密度を下げることができるので、迅
速、正確かつ高解像度で被検面８ａの像を取り込んで干
渉縞の解析を行い、高精度に被検面８ａの形状を算出す
ることができる。
【００２５】なお、基準板を光束方向にステップ的に微
動させることにより、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂ、１６Ａ〜
１６Ｄに撮像される干渉縞の位相をステップ的に変化さ
せ、この位相を変化させた干渉縞画像を複数撮像するこ
とにより、合成画像情報において位相走査法による干渉
縞の解析を行うこともできる。
動させることにより、ＴＶカメラ６Ａ、６Ｂ、１６Ａ〜
１６Ｄに撮像される干渉縞の位相をステップ的に変化さ
せ、この位相を変化させた干渉縞画像を複数撮像するこ
とにより、合成画像情報において位相走査法による干渉
縞の解析を行うこともできる。
【００２６】また、上記各実施形態は、本発明をフィゾ
ー型の干渉縞解析装置に適用するものであるが、本発明
を他の干渉縞解析装置やモアレ縞解析装置に適用しても
よく、この場合にも上記実施形態と同様に被検面の表面
形状を良好に解析することが可能である。なお、本発明
を透過型干渉縞解析装置に適用すれば被検体内部の密度
変化等についても良好に３次元計測を行うことが可能で
ある。
ー型の干渉縞解析装置に適用するものであるが、本発明
を他の干渉縞解析装置やモアレ縞解析装置に適用しても
よく、この場合にも上記実施形態と同様に被検面の表面
形状を良好に解析することが可能である。なお、本発明
を透過型干渉縞解析装置に適用すれば被検体内部の密度
変化等についても良好に３次元計測を行うことが可能で
ある。
【００２７】また、上記実施形態においては、一つの被
検面８ａを複数の領域に分割して撮像し、その画像を合
成して被検面８ａの全体像を得るようにしているが、例
えば、１つの光学系を構成するレンズやミラー等の複数
の光学部品の表面、あるいはカラー液晶プロジェクタに
搭載される３つのダイクロイックミラーの表面を、複数
のＴＶカメラにより同時に撮像して、各光学部品の表面
形状を表す干渉縞の画像情報を得、この画像情報に基づ
いて各光学部品の表面形状の解析を行うようにしてもよ
い。これにより、各光学部品の表面の画像情報を同一の
環境条件の下に得ることができ、同時に使用される光学
部品における表面形状の相対的な関係を良好かつ容易に
得ることができる。また、各光学部品の表面の画像情報
を同時に撮像しているため、迅速に処理を行うことがで
きる。
検面８ａを複数の領域に分割して撮像し、その画像を合
成して被検面８ａの全体像を得るようにしているが、例
えば、１つの光学系を構成するレンズやミラー等の複数
の光学部品の表面、あるいはカラー液晶プロジェクタに
搭載される３つのダイクロイックミラーの表面を、複数
のＴＶカメラにより同時に撮像して、各光学部品の表面
形状を表す干渉縞の画像情報を得、この画像情報に基づ
いて各光学部品の表面形状の解析を行うようにしてもよ
い。これにより、各光学部品の表面の画像情報を同一の
環境条件の下に得ることができ、同時に使用される光学
部品における表面形状の相対的な関係を良好かつ容易に
得ることができる。また、各光学部品の表面の画像情報
を同時に撮像しているため、迅速に処理を行うことがで
きる。
【００２８】また、上記実施形態においては、複数の領
域の画像情報を合成する際に使用する、その領域の境界
の基準として図２に示す如きマーク１３に関する情報を
コンピュータ１１のメモリに記憶せしめているが、これ
に代え、光路内に所定領域のみの撮像を可能とするマス
キング部材を配し、このマスキング部材を介して得られ
た各領域の画像情報を、その縁部が互いに接するように
接続することで複数の領域の画像情報を合成する操作を
容易なものとすることも可能である。
域の画像情報を合成する際に使用する、その領域の境界
の基準として図２に示す如きマーク１３に関する情報を
コンピュータ１１のメモリに記憶せしめているが、これ
に代え、光路内に所定領域のみの撮像を可能とするマス
キング部材を配し、このマスキング部材を介して得られ
た各領域の画像情報を、その縁部が互いに接するように
接続することで複数の領域の画像情報を合成する操作を
容易なものとすることも可能である。
【００２９】さらに、上記実施形態においては、フレー
ムメモリを各領域画像情報毎に設けているが、これに代
え、ビデオ信号切換手段によって各領域画像情報を時分
割でフレームメモリに取り込み、各情報をメインメモリ
にデータ伝送させるように構成することも可能である。
このように単一のフレームメモリを用いた場合には、す
べての領域画像情報を全く同時に取り込むことはできな
いが、例えば撮像素子を物理的に移動させる度に各領域
画像情報を取り込む従来技術と比べれば、略同時に各領
域画像情報を取り込むものとみなすことができる。
ムメモリを各領域画像情報毎に設けているが、これに代
え、ビデオ信号切換手段によって各領域画像情報を時分
割でフレームメモリに取り込み、各情報をメインメモリ
にデータ伝送させるように構成することも可能である。
このように単一のフレームメモリを用いた場合には、す
べての領域画像情報を全く同時に取り込むことはできな
いが、例えば撮像素子を物理的に移動させる度に各領域
画像情報を取り込む従来技術と比べれば、略同時に各領
域画像情報を取り込むものとみなすことができる。
【００３０】なお、上記実施形態においては、２つまた
は４つの撮像素子により被検面の各領域画像情報を取り
込むようにしているが、これ以外の複数個の撮像素子に
より各領域画像情報を取り込むことが可能であることは
もちろんである。
は４つの撮像素子により被検面の各領域画像情報を取り
込むようにしているが、これ以外の複数個の撮像素子に
より各領域画像情報を取り込むことが可能であることは
もちろんである。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光学的３次元計測装置によれば、被検体の互いに異な
る被検体領域からの光束を各々同時に受光して撮像する
ようにしているため、各被検体領域の画像情報を同一の
環境条件により得ることができ、これにより、環境条件
の変動に影響されることなく、解像度の高い被検体の表
面もしくは内部の３次元計測を行なうことができる。ま
た、各被検体領域を同時に撮像するようにしているた
め、各被検体領域の画像情報を迅速に得ることができ、
これにより、被検体の表面もしくは内部の計測を迅速に
行うことができる。
る光学的３次元計測装置によれば、被検体の互いに異な
る被検体領域からの光束を各々同時に受光して撮像する
ようにしているため、各被検体領域の画像情報を同一の
環境条件により得ることができ、これにより、環境条件
の変動に影響されることなく、解像度の高い被検体の表
面もしくは内部の３次元計測を行なうことができる。ま
た、各被検体領域を同時に撮像するようにしているた
め、各被検体領域の画像情報を迅速に得ることができ、
これにより、被検体の表面もしくは内部の計測を迅速に
行うことができる。
【００３２】また、複数の被検体の互いに異なる被検体
領域からの光束を各々同時に受光して撮像することによ
り、複数の被検体の画像情報を同一の環境条件により得
ることができ、これにより、例えば一つの光学システム
内で使用される複数の光学素子について、環境条件の変
動に影響されることなく、各被検体の表面もしくは内部
を３次元的に計測することができる。また、複数の被検
体を同時に撮像するようにしているため、各被検体の画
像情報を迅速に得ることができ、これにより、複数の被
検体の表面もしくは内部の計測を迅速に行うことができ
る。なお、撮像素子を複数個使用することで実質的な分
解能を撮像素子の数に応じて上げることができる。
領域からの光束を各々同時に受光して撮像することによ
り、複数の被検体の画像情報を同一の環境条件により得
ることができ、これにより、例えば一つの光学システム
内で使用される複数の光学素子について、環境条件の変
動に影響されることなく、各被検体の表面もしくは内部
を３次元的に計測することができる。また、複数の被検
体を同時に撮像するようにしているため、各被検体の画
像情報を迅速に得ることができ、これにより、複数の被
検体の表面もしくは内部の計測を迅速に行うことができ
る。なお、撮像素子を複数個使用することで実質的な分
解能を撮像素子の数に応じて上げることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学的３次元計測
装置の構成を示す図
装置の構成を示す図
【図２】被検面の上領域および下領域の境界を示すマー
クが付された基準画像情報を示す図
クが付された基準画像情報を示す図
【図３】上領域画像情報と下領域画像情報との合成を説
明するための図
明するための図
【図４】上領域画像情報と下領域画像情報との合成画像
情報を示す図
情報を示す図
【図５】本発明の第２実施形態に係る光学的３次元計測
装置の構成を示す図
装置の構成を示す図
１ Ｈｅ−Ｎｅレーザ １ａ 光ビーム ２ 発散レンズ ３ ピンホール板 ４ ハーフミラー ５ コリメータレンズ ６Ａ、６Ｂ、１６Ａ〜１６Ｂ ＴＶカメラ ７ 基準板 ７ａ 基準面 ８ 被検体 ８ａ 被検面 １０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ〜２０Ｄ モニタ １２ フレームメモリ
Claims (4)
- 【請求項１】 被検体からの、該被検体表面もしくは内
部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像し、該被
検体の表面もしくは内部を３次元的に計測する光学的３
次元計測装置において、 該被検体表面もしくは内部の情報を担持した光束のう
ち、該被検体の互いに異なる被検体領域からの光束を各
々略同時に受光して撮像する複数の撮像素子を備えてな
ることを特徴とする光学的３次元計測装置。 - 【請求項２】 前記複数の撮像素子により得られた各被
検体の画像情報を合成し、前記各被検体領域に比して大
きな被検体領域の画像情報を得る画像情報合成手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載の光学的３次元計測
装置。 - 【請求項３】 前記画像情報合成手段が、前記各被検体
領域の位置合わせを行った後に、前記各被検体の画像情
報を合成する手段であることを特徴とする請求項２記載
の光学的３次元計測装置。 - 【請求項４】 複数の被検体からの、該被検体表面もし
くは内部の情報を担持した光束を撮像素子により撮像
し、該各被検体の表面もしくは内部を３次元的に計測す
る光学的３次元計測装置であって、 前記複数の被検体の被検体表面もしくは内部の情報を担
持した光束を各々略同時に受光して撮像する複数の撮像
素子を備えてなることを特徴とする光学的３次元計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17753196A JP3228458B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 光学的３次元計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17753196A JP3228458B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 光学的３次元計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102724A true JPH102724A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3228458B2 JP3228458B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=16032566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17753196A Expired - Fee Related JP3228458B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 光学的３次元計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228458B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009229234A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
| JP2009229235A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Fujinon Corp | 干渉縞撮像装置およびこれを備えた光波干渉測定装置 |
| JP2010091513A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Fujinon Corp | 複屈折性光学素子の透過波面測定方法 |
| CN103512512A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-01-15 | 天津大学 | 一种外调制光纤干涉条纹投射实时三维形貌测量系统 |
| CN103528542A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-01-22 | 天津大学 | 一种内调制光纤干涉条纹投射实时三维形貌测量系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4915461B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2012-04-11 | パルステック工業株式会社 | ３次元形状測定装置 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP17753196A patent/JP3228458B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2009229234A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
| JP2009229235A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Fujinon Corp | 干渉縞撮像装置およびこれを備えた光波干渉測定装置 |
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| CN103528542A (zh) * | 2013-10-08 | 2014-01-22 | 天津大学 | 一种内调制光纤干涉条纹投射实时三维形貌测量系统 |
| CN103528542B (zh) * | 2013-10-08 | 2016-05-25 | 天津大学 | 一种内调制光纤干涉条纹投射实时三维形貌测量系统 |
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|---|---|
| JP3228458B2 (ja) | 2001-11-12 |
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