JPH1047936A - 形状計測方法 - Google Patents
形状計測方法Info
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- JPH1047936A JPH1047936A JP8224548A JP22454896A JPH1047936A JP H1047936 A JPH1047936 A JP H1047936A JP 8224548 A JP8224548 A JP 8224548A JP 22454896 A JP22454896 A JP 22454896A JP H1047936 A JPH1047936 A JP H1047936A
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- JP
- Japan
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- pattern
- shape
- wavelength
- measuring method
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体など不連続、半透明な物体のための
形状計測方法 【解決手段】２つ以上の空間周波数のパターンまたは１
つ以上の周波数をもつパターンを生体の吸収、反射、透
過特性にあわせ、個別にあるいは同時に計測物体に描画
することにより空間的絶対位置形状情報を含む３次元形
状計測ができ、さらに半透明な物体も計測できる。
形状計測方法 【解決手段】２つ以上の空間周波数のパターンまたは１
つ以上の周波数をもつパターンを生体の吸収、反射、透
過特性にあわせ、個別にあるいは同時に計測物体に描画
することにより空間的絶対位置形状情報を含む３次元形
状計測ができ、さらに半透明な物体も計測できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に生体の所定の
形状を正確に計測することを特徴とする形状計測方法。
形状を正確に計測することを特徴とする形状計測方法。
【０００２】
【従来の技術】縞を投影しその縞の変形を観察し変形度
合より形状を計測する形状計測等がある。
合より形状を計測する形状計測等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それら従来の縞投影形
状計測法では、歯牙または手指などの個々の断続的な計
測部位における計測の不正確性、または断続的な空間と
の境界をなす辺縁形状などにおける計測の不正確性、あ
るいは計測物体の内部と外部における縞情報の拡散乱反
射といった染み込みあるいは混ざり合いにより所望の部
分の形状を計測できなかった等の不具合を有していた。
状計測法では、歯牙または手指などの個々の断続的な計
測部位における計測の不正確性、または断続的な空間と
の境界をなす辺縁形状などにおける計測の不正確性、あ
るいは計測物体の内部と外部における縞情報の拡散乱反
射といった染み込みあるいは混ざり合いにより所望の部
分の形状を計測できなかった等の不具合を有していた。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、所定の２つ以上の周波数または空
間周波数を持つパターンを描画することにより断続的に
配置されている形状部分の絶対位置を有する形状計測ま
たはその辺縁形状の計測、または内部外部に関係なく所
定の部位の形状を計測可能とする形状計測方法の提供に
ある。
もので、その目的は、所定の２つ以上の周波数または空
間周波数を持つパターンを描画することにより断続的に
配置されている形状部分の絶対位置を有する形状計測ま
たはその辺縁形状の計測、または内部外部に関係なく所
定の部位の形状を計測可能とする形状計測方法の提供に
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の情報入力方法
は、次の技術的手段を採用した。 〔請求項１の手段〕本形状計測方法は、物体に所定のパ
ターンを描画する描画手段と、その描画されたパターン
を検出する検出手段を備え、検出されたパターンより物
体の形状を求める形状演算手段を備える形状計測方法に
おいて、少なくとも２つ以上の異なる空間周波数成分を
持つパターンを描画する描画手段とを採用する。
は、次の技術的手段を採用した。 〔請求項１の手段〕本形状計測方法は、物体に所定のパ
ターンを描画する描画手段と、その描画されたパターン
を検出する検出手段を備え、検出されたパターンより物
体の形状を求める形状演算手段を備える形状計測方法に
おいて、少なくとも２つ以上の異なる空間周波数成分を
持つパターンを描画する描画手段とを採用する。
【０００６】〔請求項２の手段〕本形状計測方法は、物
体に所定のパターンを描画する描画手段と、その描画さ
れたパターンを検出する検出手段を備え、検出されたパ
ターンより物体の形状を求める形状演算手段を備える形
状計測方法において、少なくとも２つ以上の異なる空間
周波数成分を持つパターンを得るために、一つ以上の描
画されたパターンと、そのパターンと基準格子により形
成される２つ以上のパターンを採用する。
体に所定のパターンを描画する描画手段と、その描画さ
れたパターンを検出する検出手段を備え、検出されたパ
ターンより物体の形状を求める形状演算手段を備える形
状計測方法において、少なくとも２つ以上の異なる空間
周波数成分を持つパターンを得るために、一つ以上の描
画されたパターンと、そのパターンと基準格子により形
成される２つ以上のパターンを採用する。
【０００７】〔請求項３の手段〕請求項１または２の形
状計測方法において、前記パターンは 電磁波により形
成されるパターンであり、かつ描画する物体の所定の波
長にあわせ描画すること採用する。
状計測方法において、前記パターンは 電磁波により形
成されるパターンであり、かつ描画する物体の所定の波
長にあわせ描画すること採用する。
【０００８】〔請求項４の手段〕請求項１または２の形
状計測方法において、前記パターンは 塗布により形成
されるパターンを採用する。
状計測方法において、前記パターンは 塗布により形成
されるパターンを採用する。
【０００９】〔請求項５の手段〕物体に所定のパターン
を描画する描画手段と、その描画されたパターンを検出
する検出手段を備え、検出されたパターンより物体の形
状を求める形状演算手段を備える形状計測方法におい
て、少なくとも２つ以上の異なる周波数成分を持つ電磁
波によるパターンを描画する描画手段を採用する。
を描画する描画手段と、その描画されたパターンを検出
する検出手段を備え、検出されたパターンより物体の形
状を求める形状演算手段を備える形状計測方法におい
て、少なくとも２つ以上の異なる周波数成分を持つ電磁
波によるパターンを描画する描画手段を採用する。
【００１０】〔請求項６の手段〕請求項１から請求項５
における形状計測方法において、少なくとも1つ以上の
描画されるパターンが、縞を採用する。
における形状計測方法において、少なくとも1つ以上の
描画されるパターンが、縞を採用する。
【００１１】〔請求項７の手段〕請求項１から請求項６
における形状計測方法において、前記描画パターンの２
つ以上の所定の組み合わせにおいて、それらパターン同
士で発生するうねりを捕らえ３つ以上のパターンとする
ことを採用する。
における形状計測方法において、前記描画パターンの２
つ以上の所定の組み合わせにおいて、それらパターン同
士で発生するうねりを捕らえ３つ以上のパターンとする
ことを採用する。
【００１２】〔請求項８の手段〕請求項１から請求項７
における形状計測方法において、前記描画パターンの位
相を、少なくともそのうちの１つ以上のパターンにおい
て、所定の位相量シフトすることを採用する。
における形状計測方法において、前記描画パターンの位
相を、少なくともそのうちの１つ以上のパターンにおい
て、所定の位相量シフトすることを採用する。
【００１３】
〔請求項１の作用および効果〕請求項１の本形状計測方
法は、物体に所定のパターンを描画する描画手段と、そ
の描画されたパターンを検出する検出手段を備え、検出
されたパターンより物体の形状を求める形状演算手段を
備える形状計測方法において、少なくとも２つ以上の異
なる空間周波数成分を持つパターンを描画する描画手段
とを採用するので、空間的に不連続な物体の形状を計測
することができる。
法は、物体に所定のパターンを描画する描画手段と、そ
の描画されたパターンを検出する検出手段を備え、検出
されたパターンより物体の形状を求める形状演算手段を
備える形状計測方法において、少なくとも２つ以上の異
なる空間周波数成分を持つパターンを描画する描画手段
とを採用するので、空間的に不連続な物体の形状を計測
することができる。
【００１４】〔請求項２の作用および効果〕請求項２の
本形状計測方法は、物体に所定のパターンを描画する描
画手段と、その描画されたパターンを検出する検出手段
を備え、検出されたパターンより物体の形状を求める形
状演算手段を備える形状計測方法において、少なくとも
２つ以上の異なる空間周波数成分を持つパターンを得る
ために、一つ以上の描画されたパターンと、そのパター
ンと基準格子により形成される２つ以上のパターンを採
用するので、空間的に不連続な物体の形状を計測するこ
とができ、かつ描画手段が容易に実現できる。
本形状計測方法は、物体に所定のパターンを描画する描
画手段と、その描画されたパターンを検出する検出手段
を備え、検出されたパターンより物体の形状を求める形
状演算手段を備える形状計測方法において、少なくとも
２つ以上の異なる空間周波数成分を持つパターンを得る
ために、一つ以上の描画されたパターンと、そのパター
ンと基準格子により形成される２つ以上のパターンを採
用するので、空間的に不連続な物体の形状を計測するこ
とができ、かつ描画手段が容易に実現できる。
【００１５】〔請求項３の作用および効果〕請求項３の
形状計測方法において、前記パターンは 電磁波により
形成されるパターンであるので容易に計測物体にパター
ンを描画することができ、かつ描画する物体の所定の波
長にあわせ描画することで表面や内部の形状を計測する
ことができる。
形状計測方法において、前記パターンは 電磁波により
形成されるパターンであるので容易に計測物体にパター
ンを描画することができ、かつ描画する物体の所定の波
長にあわせ描画することで表面や内部の形状を計測する
ことができる。
【００１６】〔請求項４の作用および効果〕請求項４の
形状計測方法において、前記パターンは 塗布により形
成されるパターンであるので物体の電磁波的な性状によ
る不具合、即ち浸透による多重散乱あるいは迷光などの
影響を受けない。
形状計測方法において、前記パターンは 塗布により形
成されるパターンであるので物体の電磁波的な性状によ
る不具合、即ち浸透による多重散乱あるいは迷光などの
影響を受けない。
【００１７】〔請求項５の作用および効果〕請求項５の
形状計測装置は、物体に所定のパターンを描画する描画
手段と、その描画されたパターンを検出する検出手段を
備え、検出されたパターンより物体の形状を求める形状
演算手段を備える形状計測方法において、少なくとも２
つ以上の異なる周波数成分を持つ電磁波によるパターン
を描画する描画手段を有するので物体の表面あるいは内
部の形状を計測することができる。
形状計測装置は、物体に所定のパターンを描画する描画
手段と、その描画されたパターンを検出する検出手段を
備え、検出されたパターンより物体の形状を求める形状
演算手段を備える形状計測方法において、少なくとも２
つ以上の異なる周波数成分を持つ電磁波によるパターン
を描画する描画手段を有するので物体の表面あるいは内
部の形状を計測することができる。
【００１８】〔請求項６の作用および効果〕請求項６に
おける形状計測方法において、少なくとも1つ以上の描
画されるパターンが、縞であるので、描画が容易でかつ
精度の高い解析が行える。
おける形状計測方法において、少なくとも1つ以上の描
画されるパターンが、縞であるので、描画が容易でかつ
精度の高い解析が行える。
【００１９】〔請求項７の作用および効果〕請求項７に
おける形状計測方法において、前記描画パターンの２つ
以上の所定の組み合わせにおいて、それらパターン同士
で発生するうねりを捕らえ３つ以上のパターンとするの
で、描画パターンが容易に増やせ高精度な計測ができ
る。特にうねりにより不連続的な物体の計測や断続的な
物体の辺縁形状が正確に計測できる。
おける形状計測方法において、前記描画パターンの２つ
以上の所定の組み合わせにおいて、それらパターン同士
で発生するうねりを捕らえ３つ以上のパターンとするの
で、描画パターンが容易に増やせ高精度な計測ができ
る。特にうねりにより不連続的な物体の計測や断続的な
物体の辺縁形状が正確に計測できる。
【００２０】〔請求項８の作用および効果〕請求項８に
おける形状計測方法において、前記描画パターンの位相
を、少なくともそのうちの１つ以上のパターンにおい
て、所定の位相量シフトするのでバックグランドノイズ
を消去できる。特に請求項５との組み合わせにおいて
は、非常に効果的に正確な形状計測を可能とする。
おける形状計測方法において、前記描画パターンの位相
を、少なくともそのうちの１つ以上のパターンにおい
て、所定の位相量シフトするのでバックグランドノイズ
を消去できる。特に請求項５との組み合わせにおいて
は、非常に効果的に正確な形状計測を可能とする。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の形状計測方法を、図１〜５に
示す実施例および変形例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕第１実施例は、歯冠離開または齲蝕に
より歯間に空隙が生じた歯牙の形状計測を提示する。
示す実施例および変形例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕第１実施例は、歯冠離開または齲蝕に
より歯間に空隙が生じた歯牙の形状計測を提示する。
【００２２】図１に示された第１パターン描画手段２よ
り空間波長Ｓλ１が0.3mmの縞を、第２パターン描画手
段３より空間波長Ｓλ２が0.3045mmの縞をハーフミラー
にて合成し歯牙に照射描画する。描画する電磁波の波長
は、同じでもよいが、ここでは第1パターンを青で、第
２パターンを緑の波長にて描画している。
り空間波長Ｓλ１が0.3mmの縞を、第２パターン描画手
段３より空間波長Ｓλ２が0.3045mmの縞をハーフミラー
にて合成し歯牙に照射描画する。描画する電磁波の波長
は、同じでもよいが、ここでは第1パターンを青で、第
２パターンを緑の波長にて描画している。
【００２３】ここで空間面での周波数および波長を照射
する電磁波の周波数、波長と区別するためにＳを付け
る。
する電磁波の周波数、波長と区別するためにＳを付け
る。
【００２４】照射された第一空間周波数の縞と第二空間
周波数の縞の空間波長Ｓλ２は、Ｓλ２＝Ｓλ１＋(Ｓ
λ１)2／Ｓλ３に設定されている。ここではＳλ３を20
mmとした。
周波数の縞の空間波長Ｓλ２は、Ｓλ２＝Ｓλ１＋(Ｓ
λ１)2／Ｓλ３に設定されている。ここではＳλ３を20
mmとした。
【００２５】歯牙に照射描画された縞は、検出手段であ
るＣＣＤカメラにより検出される。ここでは使用した電
磁波の波長λ１と波長λ２が分離可能なフィルターを有
するＣＣＤカメラ、いわゆるカラーＣＣＤカメラを検出
手段１として用いた。そして検出手段１にてＳλ１とＳ
λ２を別々に検出し、そして形状演算手段の一部である
第三空間波長演算手段（特に図示しない）にてＳλ１と
Ｓλ２を基にうねりである第三縞を計算する。
るＣＣＤカメラにより検出される。ここでは使用した電
磁波の波長λ１と波長λ２が分離可能なフィルターを有
するＣＣＤカメラ、いわゆるカラーＣＣＤカメラを検出
手段１として用いた。そして検出手段１にてＳλ１とＳ
λ２を別々に検出し、そして形状演算手段の一部である
第三空間波長演算手段（特に図示しない）にてＳλ１と
Ｓλ２を基にうねりである第三縞を計算する。
【００２６】そして２０ｍｍで１波長となる縞Ｓλ３が
うねりとして演算される図４。この波は、この条件では
２0mmで一波長の縞となるが、計測物体の大きさにあわ
せて適時調整されてもよい。図４では、１／２波長図示
した。ここでＳλ１のパターンとＳλ３のパターンの積
をとる場合と和をとる場合とがある。積の場合空間周波
数が原波形の倍になり、さらに振幅が一様なのでので、
不確定性関係の誤差がすくなくなる。一方和の場合は、
強度が倍になるのでノイズ面で有利となる。本実施例で
は、Ｓλ３の波長を計測歯牙の長さよりやや長めに調整
し、そして積を採用した。この時極小側のエンベロープ
を使用した。
うねりとして演算される図４。この波は、この条件では
２0mmで一波長の縞となるが、計測物体の大きさにあわ
せて適時調整されてもよい。図４では、１／２波長図示
した。ここでＳλ１のパターンとＳλ３のパターンの積
をとる場合と和をとる場合とがある。積の場合空間周波
数が原波形の倍になり、さらに振幅が一様なのでので、
不確定性関係の誤差がすくなくなる。一方和の場合は、
強度が倍になるのでノイズ面で有利となる。本実施例で
は、Ｓλ３の波長を計測歯牙の長さよりやや長めに調整
し、そして積を採用した。この時極小側のエンベロープ
を使用した。
【００２７】この波Ｓλ３を使用して飛び越しが無くさ
らに燐在歯と支台歯との位置情報が含まれる形状データ
が演算される。即ちＳλ３の極小より極大への強度分布
のある所定の強度を指標として変形前の同一相対強度点
とのシフト量をもとめ位相変化量、即ち形状を求める。
この時１つの形状データを検出するための演算における
走査域には１つの強度値のみが存在するように定める。
らに燐在歯と支台歯との位置情報が含まれる形状データ
が演算される。即ちＳλ３の極小より極大への強度分布
のある所定の強度を指標として変形前の同一相対強度点
とのシフト量をもとめ位相変化量、即ち形状を求める。
この時１つの形状データを検出するための演算における
走査域には１つの強度値のみが存在するように定める。
【００２８】この時バックグランドノイズが多い場合、
バックグランドノイズを消すためにＳλ１である縞の位
相をπ／２（９０°）づつずらし照射し、結果的に非常
に少ないシフト量にてＳλ３をπ／２ずつ移動すること
ができ、次式によりπ／２づつずれた各々の強度値I0,I
1,I2,I3を求めて、Ｓλ３位相シフト量Φを求めてもよ
い。Φ＝atan(I3-I1/I0-I2) この時2π／ＮずつずらしそれをＮ回照射するなどバッ
クグランドノイズを消去できればその照射回数、照射時
のシフト量、演算回数には特に制限は無い。この操作に
より前記不確定性関係による誤差が小さくなる場合が多
い。
バックグランドノイズを消すためにＳλ１である縞の位
相をπ／２（９０°）づつずらし照射し、結果的に非常
に少ないシフト量にてＳλ３をπ／２ずつ移動すること
ができ、次式によりπ／２づつずれた各々の強度値I0,I
1,I2,I3を求めて、Ｓλ３位相シフト量Φを求めてもよ
い。Φ＝atan(I3-I1/I0-I2) この時2π／ＮずつずらしそれをＮ回照射するなどバッ
クグランドノイズを消去できればその照射回数、照射時
のシフト量、演算回数には特に制限は無い。この操作に
より前記不確定性関係による誤差が小さくなる場合が多
い。
【００２９】そしてＳλ３より求められた形状データよ
りＳλ１の個々の計測物体である歯牙上に描画されてい
る縞の次数を確認して、Ｓλ１による局所的で高精度な
形状計測を行ってもよい。
りＳλ１の個々の計測物体である歯牙上に描画されてい
る縞の次数を確認して、Ｓλ１による局所的で高精度な
形状計測を行ってもよい。
【００３０】〔実施例の効果〕本実施例の形状計測方法
１は、断続的に位置する歯間空隙のある歯牙同士の位置
情報を含む絶対形状値が計測でき、さらに縞次数決定時
での縞飛び越しといった不連続性を回避できる。即ち従
来では、断続的に存在している物体の空間的位置関係を
得るためには、各々に照射されている縞の次数の対応が
判明しなければならなかった、さらに縞の次数を連続的
に数えなければ正確な形状は得られなかった。後者は、
縞の物体に対する断続性ということで説明するなら前記
不具合は、縞計測の物体に対する断続性ということで一
括にして説明できる。
１は、断続的に位置する歯間空隙のある歯牙同士の位置
情報を含む絶対形状値が計測でき、さらに縞次数決定時
での縞飛び越しといった不連続性を回避できる。即ち従
来では、断続的に存在している物体の空間的位置関係を
得るためには、各々に照射されている縞の次数の対応が
判明しなければならなかった、さらに縞の次数を連続的
に数えなければ正確な形状は得られなかった。後者は、
縞の物体に対する断続性ということで説明するなら前記
不具合は、縞計測の物体に対する断続性ということで一
括にして説明できる。
【００３１】本方法では、Ｓλ３により縞次数判定時の
飛び越しが無くさらに断続的な物体の位置関係を正確に
求めることができる。これらの問題をＳλ３により解決
したのちにＳλ１とＳλ２により、さらに正確に容易に
形状を求めることができる。
飛び越しが無くさらに断続的な物体の位置関係を正確に
求めることができる。これらの問題をＳλ３により解決
したのちにＳλ１とＳλ２により、さらに正確に容易に
形状を求めることができる。
【００３２】〔第２実施例〕図３は第２実施例の形状計
測方法を示す。 〔実施例の構成〕第２実施例は、歯冠離開または齲蝕に
より歯間に空隙が生じた歯牙の形状計測を提示する。
測方法を示す。 〔実施例の構成〕第２実施例は、歯冠離開または齲蝕に
より歯間に空隙が生じた歯牙の形状計測を提示する。
【００３３】図２において液晶による格子が検出手段１
の前方にあり、適時完全透過状態と格子状態が選択でき
るようになっている。
の前方にあり、適時完全透過状態と格子状態が選択でき
るようになっている。
【００３４】そして液晶を完全透過状態にし、歯牙に縞
を投影すると検出手段１であるＣＣＤには、投影変形し
た縞Ｓλ１１がうつり、一方液晶を格子状態にすると検
出手段１のＣＣＤには、投影変形した縞と格子により生
じた縞Ｓλ２２が写る。
を投影すると検出手段１であるＣＣＤには、投影変形し
た縞Ｓλ１１がうつり、一方液晶を格子状態にすると検
出手段１のＣＣＤには、投影変形した縞と格子により生
じた縞Ｓλ２２が写る。
【００３５】本実施例では、基準格子を設けたがＣＣＤ
により検出された像に電子的に基準格子を発生させ、
うねりを発生させその発生した波をもとに位相を検出し
ても良い。
により検出された像に電子的に基準格子を発生させ、
うねりを発生させその発生した波をもとに位相を検出し
ても良い。
【００３６】これによって得られた縞であるSλ２２に
より形状を求める。そして必要に応じてＳλ１１を使い
局部精度をあげてもよい。
より形状を求める。そして必要に応じてＳλ１１を使い
局部精度をあげてもよい。
【００３７】〔実施例の効果〕本方法では、Ｓλ２２に
より縞次数判定時の飛び越しが無くさらに断続的な物体
の位置関係を正確に求めることができる。これらの問題
をＳλ２２により解決したのちにＳλ１１により、さら
に正確に容易に形状を求めることができる。
より縞次数判定時の飛び越しが無くさらに断続的な物体
の位置関係を正確に求めることができる。これらの問題
をＳλ２２により解決したのちにＳλ１１により、さら
に正確に容易に形状を求めることができる。
【００３８】〔第３実施例〕図３は第３実施例の形状計
測方法を示す。 〔実施例の構成〕第３実施例は、半透明物質としての歯
牙の形状計測での使用例を示す。
測方法を示す。 〔実施例の構成〕第３実施例は、半透明物質としての歯
牙の形状計測での使用例を示す。
【００３９】使用する2波長光源における各々の電磁波
の波長λ１、λ２を歯牙の燐酸基の吸収ピーク波長の両
側にとる。そして第一、第二パターン描画手段にて、こ
の光源より照射された電磁波（光）を基に生成された縞
パターンの位相を位相反転状態となる様、即ち位相をπ
づらしておき、第一パターンである照射波１と第二パタ
ーンである照射波２の波長をπだけシフトし照射された
２つの空間周波数の縞振幅を第１検出手段にて検出しそ
の差分の値を最小にするように設定する。この時第１検
出手段において、照射された電磁波の１つ１つを分離出
来るようにバンドパスフィルターを設け分離し１つ以上
の撮像素子で撮影してもいし、２台の撮像素子で別々で
撮影してもよい。この時第一撮像手段のダイナミックレ
ンジを超えず、かつコントラストが最大となるように条
件を与えてλ１、λ２をシフトさせてもよい。
の波長λ１、λ２を歯牙の燐酸基の吸収ピーク波長の両
側にとる。そして第一、第二パターン描画手段にて、こ
の光源より照射された電磁波（光）を基に生成された縞
パターンの位相を位相反転状態となる様、即ち位相をπ
づらしておき、第一パターンである照射波１と第二パタ
ーンである照射波２の波長をπだけシフトし照射された
２つの空間周波数の縞振幅を第１検出手段にて検出しそ
の差分の値を最小にするように設定する。この時第１検
出手段において、照射された電磁波の１つ１つを分離出
来るようにバンドパスフィルターを設け分離し１つ以上
の撮像素子で撮影してもいし、２台の撮像素子で別々で
撮影してもよい。この時第一撮像手段のダイナミックレ
ンジを超えず、かつコントラストが最大となるように条
件を与えてλ１、λ２をシフトさせてもよい。
【００４０】この操作により歪みの少ない縞が得られ、
結果的に正確な形状計測できる。
結果的に正確な形状計測できる。
【００４１】さらにπ／２づつ４回位相をづらし、第2
検出手段により検出された検出パターン強度群I0,I1,I
2,I3にて、次式 Φ＝atan( I3-I1/I0-I2)にて位相を形
状演算手段にて求めてもよい。個体差により一概には言
えないが、この操作を行うとさらに明確に所定の部分が
計測できる場合が多い。この操作が効果的でなければ、
第２検出手段による一回のみの計測で値をえればよい。
検出手段により検出された検出パターン強度群I0,I1,I
2,I3にて、次式 Φ＝atan( I3-I1/I0-I2)にて位相を形
状演算手段にて求めてもよい。個体差により一概には言
えないが、この操作を行うとさらに明確に所定の部分が
計測できる場合が多い。この操作が効果的でなければ、
第２検出手段による一回のみの計測で値をえればよい。
【００４２】この時第一検出手段と第二検出手段を別々
の角度に設置してもよい。
の角度に設置してもよい。
【００４３】〔実施例の効果〕本実施例の形状計測方法
１は、歯牙などの半透明物質の外部または内部における
所定の部位の形状計測ができる。さらに計測物体の前記
吸収ピーク付近における所定の吸収係数の調整行為が、
検出器のダイナミックレンジに負担を与えない。
１は、歯牙などの半透明物質の外部または内部における
所定の部位の形状計測ができる。さらに計測物体の前記
吸収ピーク付近における所定の吸収係数の調整行為が、
検出器のダイナミックレンジに負担を与えない。
【００４４】〔変形例〕
【００４５】上記実施例は個々に説明したが、全てが独
立して実施してもよいが適時組み合わせて実施してもよ
い。例えば実施例１と実施例２を組み合わせれば断続的
な物体でかつ半透明な物体を計測可能となる。
立して実施してもよいが適時組み合わせて実施してもよ
い。例えば実施例１と実施例２を組み合わせれば断続的
な物体でかつ半透明な物体を計測可能となる。
【００４６】上記実施例において、形状演算手段におい
て検出されたパターンの空間周波数または位相を変形前
のパターンのそれと比較することにより形状を求めても
良い。
て検出されたパターンの空間周波数または位相を変形前
のパターンのそれと比較することにより形状を求めても
良い。
【００４７】上記実施例において、前記の２つ以上のパ
ターンを独立した空間波長または波長として描画し、そ
の描画したパターンを各々独立したパターンとして捕ら
えても良い。さらに描画パターンは縞に限定されること
ではなく、測定物の絶対空間位置形状を計測するのに対
し指標を得る物であればよいし、使用する座標系は、直
交、円筒または球座標系などどれを使用してもよい。
ターンを独立した空間波長または波長として描画し、そ
の描画したパターンを各々独立したパターンとして捕ら
えても良い。さらに描画パターンは縞に限定されること
ではなく、測定物の絶対空間位置形状を計測するのに対
し指標を得る物であればよいし、使用する座標系は、直
交、円筒または球座標系などどれを使用してもよい。
【００４８】上記実施例において、前記パターンは、１
回の検出時間毎に１種類の空間周波数または周波数のパ
ターンを描画し、検出時間毎に空間周波数または周波数
を変化させても良い。
回の検出時間毎に１種類の空間周波数または周波数のパ
ターンを描画し、検出時間毎に空間周波数または周波数
を変化させても良い。
【００４９】上記実施例において、前記パターンは、１
回の検出時間内に複数の空間周波数または周波数のパタ
ーンを描画しても良い。
回の検出時間内に複数の空間周波数または周波数のパタ
ーンを描画しても良い。
【００５０】歯牙の表面を計測する場合には、赤外より
では数百nm以上特に２μm以上がよく、紫外よりでは、
４５０nm以下の波長の電磁波を使用するのが効果的であ
り、他の組織にも外部を計測するために都合の良い波長
または内部を計測するために都合の良い波長が存在して
いるので適時使用波長を変更しても良い。さらに第１実
施例または第２実施例において、燐酸機のピーク波長で
ある約9μm付近の波長または、アパタイトのピークであ
る240nm域などの波長域を走査し、波形の歪みの少ない
部分を抽出し、その波長を描画手段にて少なくとも１回
以上、物体に描画し各々を検出し上記操作を行ってもよ
い。尚その時適当な間隔で少なくとも２回以上パルス状
に電磁波を物体に照射すると、再輻射電磁波が得られる
がその電磁波を使用してもよい。また第３実施例では歯
牙の燐酸基のピーク波長の両側に描画波長を設定した
が、片側２個所でもよいし、他の吸収ピーク同士でもよ
い。また他の物体を計測するにはその物体の吸収、反射
あるいは透過性にあわせ適時設定すればよい。
では数百nm以上特に２μm以上がよく、紫外よりでは、
４５０nm以下の波長の電磁波を使用するのが効果的であ
り、他の組織にも外部を計測するために都合の良い波長
または内部を計測するために都合の良い波長が存在して
いるので適時使用波長を変更しても良い。さらに第１実
施例または第２実施例において、燐酸機のピーク波長で
ある約9μm付近の波長または、アパタイトのピークであ
る240nm域などの波長域を走査し、波形の歪みの少ない
部分を抽出し、その波長を描画手段にて少なくとも１回
以上、物体に描画し各々を検出し上記操作を行ってもよ
い。尚その時適当な間隔で少なくとも２回以上パルス状
に電磁波を物体に照射すると、再輻射電磁波が得られる
がその電磁波を使用してもよい。また第３実施例では歯
牙の燐酸基のピーク波長の両側に描画波長を設定した
が、片側２個所でもよいし、他の吸収ピーク同士でもよ
い。また他の物体を計測するにはその物体の吸収、反射
あるいは透過性にあわせ適時設定すればよい。
【００５１】本実施例では、物体表面の形状計測の例を
あげたが、実施例３での２波長を歯牙のエナメル質を透
過しやすく、かつ象牙質に対して反射しやすい波長に設
定し、上記実施例中の操作をおこなえば、内部の象牙質
の形状が計測できる。このように他の生体あるいは構造
物の内部形状を計測してもよい。
あげたが、実施例３での２波長を歯牙のエナメル質を透
過しやすく、かつ象牙質に対して反射しやすい波長に設
定し、上記実施例中の操作をおこなえば、内部の象牙質
の形状が計測できる。このように他の生体あるいは構造
物の内部形状を計測してもよい。
【００５２】電磁波により色彩、明度を記録できる塗料
を塗布し、それに電磁波を照射し形成されたパターンに
て上記操作を行ってもよい。
を塗布し、それに電磁波を照射し形成されたパターンに
て上記操作を行ってもよい。
【００５３】本実施例では、計算にて第三パターンを生
成したが物理的に第一パターンと第二パターンを同時に
撮像すれば、うねりが検出できる。さらに第一パターン
と第二パターンを個々に撮像するために少なくとも１回
以上数第一パターンと第二パターンを別々に照射検出し
てもよいし、同時に照射して少なくとも１台以上のカメ
ラでそれを捕らえてもよいなど、描画、検出手段の時間
的または空間的順番あるいは位置は任意に選択すればよ
くそれにとらわれるものではない。
成したが物理的に第一パターンと第二パターンを同時に
撮像すれば、うねりが検出できる。さらに第一パターン
と第二パターンを個々に撮像するために少なくとも１回
以上数第一パターンと第二パターンを別々に照射検出し
てもよいし、同時に照射して少なくとも１台以上のカメ
ラでそれを捕らえてもよいなど、描画、検出手段の時間
的または空間的順番あるいは位置は任意に選択すればよ
くそれにとらわれるものではない。
【００５４】ある強度分布をＡ２とすると干渉していな
いレーザによるパターンをＡ１２とＡ２２として前記２
パターンにて干渉しているパターンであるＡ３２を描
画、検出し次式Ａ３２＝Ａ１２＋Ａ２２＋２Ａ１Ａ２Ｃ
ＯＳΦよりＣＯＳΦを求めて上記方法をおこなってもよ
い。その場合３つのパターンを複数回あるいは、波長を
変えて１回以上の回数にて照射描画する。
いレーザによるパターンをＡ１２とＡ２２として前記２
パターンにて干渉しているパターンであるＡ３２を描
画、検出し次式Ａ３２＝Ａ１２＋Ａ２２＋２Ａ１Ａ２Ｃ
ＯＳΦよりＣＯＳΦを求めて上記方法をおこなってもよ
い。その場合３つのパターンを複数回あるいは、波長を
変えて１回以上の回数にて照射描画する。
【００５５】前記描画された少なくとも１つ以上の縞に
おいて、極大極小演算子を用いて指標を求め変形前と後
の同一指標のズレを基に形状を求めてもよい。この場合
最も精度の高い極小部分のみを採用しても他の強度分布
も採用してもよいが、本方法のように空間周波数の違う
パターンを複数描画する場合には極小のみを捕らえて計
測しても高密度でかつ容易に形状が測定できる。この場
合２つの波長の極小または１波長内の位置が違うのでこ
の相対的な位置で、飛び越しあるいは不連続体の計測位
置も判明することができる場合も多い。
おいて、極大極小演算子を用いて指標を求め変形前と後
の同一指標のズレを基に形状を求めてもよい。この場合
最も精度の高い極小部分のみを採用しても他の強度分布
も採用してもよいが、本方法のように空間周波数の違う
パターンを複数描画する場合には極小のみを捕らえて計
測しても高密度でかつ容易に形状が測定できる。この場
合２つの波長の極小または１波長内の位置が違うのでこ
の相対的な位置で、飛び越しあるいは不連続体の計測位
置も判明することができる場合も多い。
【００５６】深度方向（高さ）の分解能をあげるためハ
ーフミラーなどを介して深度方向にカメラを、段階的に
配してもよい。またＣＣＤ素子を機械的に深度方向に動
かし高さ方向に分解能をあげてもよい。
ーフミラーなどを介して深度方向にカメラを、段階的に
配してもよい。またＣＣＤ素子を機械的に深度方向に動
かし高さ方向に分解能をあげてもよい。
【００５７】赤と緑などの波長の違う材質の塗料で計測
物体に線を描画し、それぞれを検出手段にて検出し上記
操作をおこなっても良い。
物体に線を描画し、それぞれを検出手段にて検出し上記
操作をおこなっても良い。
【００５８】描画パターンは、紫外、可視、赤外、ラジ
オ波、ｘ―線などすべての電磁波など所定のパターンを
描画できればいずれでも良いし、コヒーレントでも良い
し、インコヒーレントでも良い。
オ波、ｘ―線などすべての電磁波など所定のパターンを
描画できればいずれでも良いし、コヒーレントでも良い
し、インコヒーレントでも良い。
【図１】第１実施例における形状計測方法のブロック図
である。
である。
【図２】第２実施例における形状計測方法のブロック図
である。
である。
【図３】第３実施例における形状計測方法のブロック図
である。
である。
【図４】第１実施例における演算後パターンである。上
図は積算、下図は和の場合である。
図は積算、下図は和の場合である。
１ 検出手段 ２ 第一パターン描画手段 ３ 第二パターン描画手段 ４ 検出手段
Claims (8)
- 【請求項１】物体に所定のパターンを描画する描画手段
と、その描画されたパターンを検出する検出手段を備
え、検出されたパターンより物体の形状を求める形状演
算手段を備える形状計測方法において、少なくとも２つ
以上の異なる空間周波数成分を持つパターンを描画する
描画手段を特徴とする形状計測方法。 - 【請求項２】物体に所定のパターンを描画する描画手段
と、その描画されたパターンを検出する検出手段を備
え、検出されたパターンより物体の形状を求める形状演
算手段を備える形状計測方法において、少なくとも２つ
以上の異なる空間周波数成分を持つパターンを得るため
に、一つ以上の描画されたパターンと、そのパターンと
基準格子により形成される２つ以上のパターンであると
ころを特徴とする形状計測方法。 - 【請求項３】請求項１または２の形状計測方法におい
て、前記パターンは 電磁波により形成されるパターン
であり、かつ描画する物体の所定の波長にあわせ描画す
ることを特徴とする形状計測方法。 - 【請求項４】請求項１または２の形状計測方法におい
て、前記パターンは 塗布により形成されるパターンで
あるところを特徴とする形状計測方法。 - 【請求項５】物体に所定のパターンを描画する描画手段
と、その描画されたパターンを検出する検出手段を備
え、検出されたパターンより物体の形状を求める形状演
算手段を備える形状計測方法において、少なくとも２つ
以上の異なる周波数成分を持つ電磁波によるパターンを
描画する描画手段を特徴とする計測方法。 - 【請求項６】請求項１から請求項５における形状計測方
法において、少なくとも1つ以上の描画されるパターン
が、縞であることを特徴とする形状計測方法。 - 【請求項７】請求項１から請求項６における形状計測方
法において、前記描画パターンの２つ以上の所定の組み
合わせにおいて、それらパターン同士で発生するうねり
を捕らえ３つ以上のパターンとすることを特徴とする形
状計測方法。 - 【請求項８】請求項１から請求項７における形状計測方
法において、前記描画パターンの位相を、少なくともそ
のうちの１つ以上のパターンにおいて、所定の位相量シ
フトすることを特徴とする形状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8224548A JPH1047936A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 形状計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8224548A JPH1047936A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 形状計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047936A true JPH1047936A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16815525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8224548A Pending JPH1047936A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 形状計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047936A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7436524B2 (en) | 2004-11-26 | 2008-10-14 | Olympus Corporation | Apparatus and method for three-dimensional measurement and program for allowing computer to execute method for three-dimensional measurement |
| JP2010246899A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Carestream Health Inc | 偏光フリンジ投射による歯牙表面撮像 |
| JP2010279695A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Carestream Health Inc | 歯の表面形状および色合いの撮像のための装置 |
| JP2012059268A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Dimensional Photonics International Inc | 三次元撮像のためのデータ取得方法 |
| EP3406188A1 (en) * | 2007-11-01 | 2018-11-28 | Dental Imaging Technologies Corporation | Optical fiber-based three-dimensional imaging system |
-
1996
- 1996-08-07 JP JP8224548A patent/JPH1047936A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7436524B2 (en) | 2004-11-26 | 2008-10-14 | Olympus Corporation | Apparatus and method for three-dimensional measurement and program for allowing computer to execute method for three-dimensional measurement |
| EP3406188A1 (en) * | 2007-11-01 | 2018-11-28 | Dental Imaging Technologies Corporation | Optical fiber-based three-dimensional imaging system |
| EP2211696B1 (en) * | 2007-11-01 | 2018-12-26 | Dental Imaging Technologies Corporation | Intra-oral three-dimensional imaging system |
| JP2010246899A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Carestream Health Inc | 偏光フリンジ投射による歯牙表面撮像 |
| US9314150B2 (en) | 2009-04-16 | 2016-04-19 | Carestream Health, Inc. | System and method for detecting tooth cracks via surface contour imaging |
| JP2010279695A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Carestream Health Inc | 歯の表面形状および色合いの撮像のための装置 |
| JP2012059268A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Dimensional Photonics International Inc | 三次元撮像のためのデータ取得方法 |
| US9436868B2 (en) | 2010-09-10 | 2016-09-06 | Dimensional Photonics International, Inc. | Object classification for measured three-dimensional object scenes |
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