(57)【要約】      （修正有）【課題】計測時間を短く抑えることができる形状計測装置及び方法を提供する。【解決手段】輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、明部と暗部の２値パターンであって、明部と暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンと、を計測対象物５０に投影する投影装置１０と、計測対象物５０を撮像する撮像装置２０と、複数の空間コードパターンが投影された計測対象物５０を撮像した複数の空間コード画像を、複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物５０を撮像した複数の位相シフト画像から生成した基準画像と比較することで、複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定した複数の空間コード画像の明暗情報と、複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、計測対象物５０の形状を算出する算出部と、を備える形状計測装置。【選択図】図１
2014059239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、明部と暗部の２値パターンであって、前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンと、を計測対象物に投影する投影装置と、
前記計測対象物を撮像する撮像装置と、
前記複数の空間コードパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を、前記複数の位相シフトパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から生成した基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定した前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出する算出部と、を備えることを特徴とする形状計測装置。
【請求項２】
前記基準画像は、前記複数の位相シフト画像から、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含むことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項３】
前記空間コードパターンの前記明部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの平均輝度より高く、前記空間コードパターンの前記暗部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの平均輝度より低いことを特徴とする請求項１または２記載の形状計測装置。
【請求項４】
前記基準画像は、前記複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度によって生成された明部基準画像と、各画素における最小輝度によって生成された暗部基準画像と、を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の形状計測装置。
【請求項５】
前記空間コードパターンの前記明部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの最大輝度と同じであり、前記空間コードパターンの前記暗部の輝度は、位置毎に前記位相シフトパターンの最小輝度と同じであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の形状計測装置。
【請求項６】
前記基準画像は、前記複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度によって生成された画像であり、
前記空間コードパターンの前記明部の輝度は、位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より高く、前記空間コードパターンの前記暗部の輝度は、位置毎に前記複数の位相シフトパターンの平均輝度より低いことを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【請求項７】
前記位相シフトパターンは、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の形状計測装置。
【請求項８】
輝度が周期的に変化するパターンであって互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から基準画像を生成するステップと、
明部と暗部の２値パターンであって前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を前記基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定するステップと、
前記明暗を判定するステップで求めた前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出するステップと、を備えることを特徴とする形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状計測装置及び形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象物の３次元の形状を計測する方法として、位相シフト法と空間コード化法とを併用する方法が知られている。位相シフト法は、周期的に輝度が変化する正弦波縞パターンの位相を所定量ずつずらした複数の位相シフトパターンを計測対象物に投影する。そして、位相シフトパターンが投影された計測対象物を撮像し、撮像した位相シフト画像から画素毎に正弦波縞パターンの位相を求めることで、計測対象物の形状を計測する。
【０００３】
しかしながら、正弦波縞パターンの位相は、１周期（例えば−π〜＋π）の間の値を示す相対的なものに過ぎず、各点の絶対位相を求めるには、その点の縞次数を特定する処理が必要になる。縞次数とは、一端から他端に向かって数えてｎ周期目の縞であることを表す値である。
【０００４】
このような処理の手法として、空間コード化法が用いられる。空間コード化法は、明部と暗部の２値パターンである空間コードパターンを用い、空間を分割するのに必要なビット数分だけ空間コードパターンを計測対象物に投影し、空間コードパターンが投影された計測対象物を撮像する。投影される空間コードパターンの変化に伴って、計測対象物の各点における明暗が変化する。空間コードパターンの明暗の周期と位相シフトパターンの周期とを合わせることで、計測対象物の各点での明暗の変化の態様が特定されると、その点の縞次数を特定することができる。このように、空間コード化法によれば、各点における明暗の変化に基づいて、各点の縞次数を特定することができる。
【０００５】
空間コード化法では、空間コードパターンの明暗を、空間コードパターンが投影された計測対象物を撮像した空間コード画像から画素ごとに判定する。このため、例えば、空間コード画像の画素ごとの輝度から明暗を判定する場合に、空間コードパターンの暗部に当るため輝度が低いのか、計測対象物の反射率が低いため輝度が低いのか等、判定が難しい場合がある。したがって、計測対象物の反射率が計測対象物の各点で異なるような場合に、明暗の判定が不正確になる恐れがあり、計測対象物の形状を正確に計測できない場合がある。そこで、明部と暗部の空間コードパターンの投影及び撮像に加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンも投影及び撮像することで、明暗の判定を正確に行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４５１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、明部と暗部の空間コードパターンの投影及び撮像に加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンも投影及び撮像する方法では、計測時間が長くなってしまう。本形状計測装置及び形状計測方法では、計測時間を短く抑えることが可能な形状計測装置及び形状計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に記載の形状計測装置は、輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンと、明部と暗部の２値パターンであって、前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンと、を計測対象物に投影する投影装置と、前記計測対象物を撮像する撮像装置と、前記複数の空間コードパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を、前記複数の位相シフトパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から生成した基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定した前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出する算出部と、を備えている。
【０００９】
本明細書に記載の形状計測方法は、輝度が周期的に変化するパターンであって互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物を撮像した複数の位相シフト画像から基準画像を生成するステップと、明部と暗部の２値パターンであって前記明部と前記暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンが投影された前記計測対象物を撮像した複数の空間コード画像を前記基準画像と比較することで、前記複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定するステップと、前記明暗を判定するステップで求めた前記複数の空間コード画像の明暗情報と、前記複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、前記計測対象物の形状を算出するステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に記載の形状計測装置及び形状計測方法によれば、計測時間を短く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係る形状計測装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１に係る形状計測装置による形状計測方法を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、位相シフトパターンを示す上面図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｄ）は、位相シフト画像を示す上面図である。
【図６】図６（ａ）は、明部基準画像を示す上面図、図６（ｂ）は、暗部基準画像を示す上面図である。
【図７】図７は、空間コードパターンを示す上面図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｅ）は、空間コード画像を示す上面図である。
【図９】図９（ａ）から図９（ｄ）は、位相シフト画像の上面図、図９（ｅ）から図９（ｉ）は、空間コード画像の上面図、図９（ｊ）から図９（ｎ）は、反転コードパターンを用いた場合の空間コード画像の上面図である。
【図１０】図１０は、位相シフト画像のある画素における輝度を表した模式図である。
【図１１】図１１は、位相シフトパターンのある位置における輝度を表した模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は、最大輝度及び最小輝度が位置によって異なる位相シフトパターンの上面図、図１２（ｂ）は、その場合の空間コードパターンの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１に係る形状計測装置を示すブロック図である。図１のように、実施例１の形状計測装置１００は、投影装置１０と、撮像装置２０と、コンピュータ３０と、を備えている。投影装置１０は、例えばプロジェクタであり、計測対象物５０に対して、コンピュータ３０によって生成された位相シフトパターン及び空間コードパターンを投影する。撮像装置２０は、例えばカメラであり、位相シフトパターン及び空間コードパターンが投影された計測対象物５０を撮像する。撮像装置２０は、投影装置１０の投影方向と異なる方向から計測対象物５０を撮像する。コンピュータ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御部３２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む記憶部３４と、を備えている。コンピュータ３０には、キーボード及び／又はマウスを含む入力部３６と、液晶ディスプレイを含む表示部３８と、が接続されている。制御部３２は、コンピュータ３０を制御すると共に、投影装置１０及び撮像装置２０を制御する。記憶部３４は、制御部３２の動作を制御する制御プログラム及び撮像装置２０によって撮像された画像データ等を記憶する。
【００１４】
図２は、コンピュータ３０の制御部３２において、ＣＰＵ等のハードウエアとＲＯＭ等に記憶されたソフトウエアとの協働によって実現される機能を示すブロック図である。図２のように、制御部３２は、パターン生成部４０、基準画像生成部４２、判定部４４、及び算出部４６を備えている。
【００１５】
パターン生成部４０は、輝度が周期的に変化するパターンであって、互いに位相がずれた複数の位相シフトパターンを生成する。位相シフトパターンは、位相シフト法で用いられる投影パターンである。パターン生成部４０は、例えば、入力部３６から入力されたデータに基づいて、下記の数１に示すパターンデータＰを作成することで正弦波縞パターンである位相シフトパターンを生成する。数１において、ａは位相シフト法のデータであることを示す識別子、ｎはパターン番号、α及びβは投影する正弦波の振幅と強度を制御する変数、λは正弦波の波長、（Ｘ、Ｙ）はパターンの座標である。なお、実施例１では、４枚の位相シフトパターンを生成する場合（つまり、ｎ＝１〜４の場合）を想定している。
【数１】
2014059239.tif 000003
【００１６】
また、パターン生成部４０は、明部と暗部の２値パターンであって、明部と暗部の周期が異なる複数の空間コードパターンを生成する。空間コードパターンは、空間コード化法で用いられる投影パターンである。パターン生成部４０は、例えば、入力部３６から入力されたデータに基づいて、下記の数２に示すパターンデータＰを作成することで空間コードパターンを生成する。なお、パターン生成部４０は、２値パターンとしてグレイコードパターンを生成する場合でもよい。数２において、ｃは空間コード化法のデータであることを示す識別子、ｎはパターン番号、＆はビット毎の論理的ＡＮＤをとるビット演算子、ＩＮＴ（）は小数点以下を切り捨てる関数、α及びβは数１を作成する際に使用したのと同じ値、λは数１の正弦波の波長、（Ｘ、Ｙ）はパターンの座標である。なお、実施例１では、空間を最大３２分割する５ビットの場合（つまり、ｎ＝１〜５の場合）を想定している。
【数２】
2014059239.tif 000004
【００１７】
数１及び数２によって位相シフトパターン及び空間コードパターンを生成することで、位相シフトパターンの最大輝度と空間コードパターンの明部の輝度とを位置毎に同じにできる。また、位相シフトパターンの最小輝度と空間コードパターンの暗部の輝度とを位置毎に同じにできる。
【００１８】
基準画像生成部４２は、複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物５０を撮像して得られた複数の位相シフト画像から基準画像を生成する。基準画像の具体的な生成方法として、例えば以下の方法がある。数１の４枚の位相シフトパターンを投影装置１０によって計測対象物５０に投影し、位相シフトパターンが投影された計測対象物５０を撮像装置２０で撮像することで、４枚の位相シフト画像を得る。この位相シフト画像の輝度Ｉは下記の数３で表される。数３において、ａは位相シフト法のデータであることを示す識別子、ｎはパターン番号、θは形状情報に比例した位相値、（ｘ、ｙ）は位相シフト画像における座標である。
【数３】
2014059239.tif 000005
【００１９】
数３における４枚の位相シフト画像から各画素における最大輝度及び最小輝度を算出する。まず、数３におけるＡ（ｘ、ｙ）及びＢ（ｘ、ｙ）を下記の数４及び数５から算出する。
【数４】
2014059239.tif 000006
【数５】
2014059239.tif 000007
次に、各画素における最小輝度を下記の数６、最大輝度を下記の数７によって算出する。これにより、各画素における最小輝度を算出した暗部基準画像と各画素における最大輝度を算出した明部基準画像とを、基準画像として生成することができる。数６及び数７において、ｂは位相シフト画像から最大輝度及び最小輝度を算出したデータであることを示す識別子である。
【数６】
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【数７】
2014059239.tif 000009
【００２０】
判定部４４は、複数の空間コードパターンが投影された計測対象物５０を撮像して得られた複数の空間コード画像を基準画像と比較することで、複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する。判定部４４は、例えば、下記の数８に基づいて、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。数８において、Ｉｃ（パターン番号のｎは省略）は、空間コード画像の各画素における輝度である。
【数８】
2014059239.tif 000010
【００２１】
算出部４６は、複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、各画素の明暗を判定することで得られた複数の空間コード画像の明暗情報とを用い、計測対象物５０の各点の高さを求めることで、計測対象物５０の形状を算出する。計測対象物５０の形状を算出する方法は、周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２２】
図３は、実施例１に係る形状計測装置による形状計測方法を説明するフローチャートである。図３のように、コンピュータ３０の制御部３２は、位相シフトパターンを生成する（ステップＳ１０）。例えば、制御部３２は、入力部３６から入力されたデータに基づいて上記数１のパターンデータを作成することで、４枚の位相シフトパターンを生成する。図４は、位相シフトパターンを示す上面図である。なお、図４においては、４枚の位相シフトパターンのうちの２枚の位相シフトパターンを図示し、残りは図示を省略している。４枚の位相シフトパターンは、輝度が周期的に変化するパターンであり、位相が互いにπ／２ずつずれている。
【００２３】
次いで、制御部３２は、ステップＳ１０で生成した位相シフトパターンのパターンデータを投影装置１０に転送して、投影装置１０から位相シフトパターンを計測対象物５０に投影する（ステップＳ１２）。次いで、制御部３２は、位相シフトパターンが投影された計測対象物５０を撮像装置２０で撮像して、位相シフト画像を取得する（ステップＳ１４）。図５（ａ）から図５（ｄ）は、位相シフト画像を示す上面図である。制御部３２は、取得した位相シフト画像の画像データを記憶部３４に記憶させる。
【００２４】
次いで、制御部３２は、取得した位相シフト画像から基準画像を生成する（ステップＳ１６）。例えば、制御部３２は、上記数３から数７を用い、基準画像として、各画素における最大輝度を算出した明部基準画像と、各画素における最小輝度を算出した暗部基準画像と、を生成する。図６（ａ）は、明部基準画像を示す上面図、図６（ｂ）は、暗部基準画像を示す上面図である。制御部３２は、生成した基準画像の画像データを記憶部３４に記憶させる。
【００２５】
次いで、制御部３２は、空間コードパターンを生成する（ステップＳ１８）。例えば、制御部３２は、入力部３６から入力されたデータに基づいて上記数２のパターンデータを作成することで、５枚の空間コードパターンを生成する。図７は、空間コードパターンを示す上面図である。なお、図７においては、５枚の空間コードパターンのうちの２枚の空間コードパターンを図示し、残りは図示を省略している。５枚の空間コードパターンは、明部と暗部とからなる２値パターンであって、明部及び暗部の輝度が位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じであり、明暗の周期が互いに異なっている。
【００２６】
次いで、制御部３２は、ステップＳ１８で生成した空間コードパターンのパターンデータを投影装置１０に転送して、投影装置１０から空間コードパターンを計測対象物５０に投影する（ステップＳ２０）。次いで、制御部３２は、空間コードパターンが投影された計測対象物５０を撮像装置２０で撮像して、空間コード画像を取得する（ステップＳ２２）。図８（ａ）から図８（ｅ）は、空間コード画像を示す上面図である。制御部３２は、取得した空間コード画像の画像データを記憶部３４に記憶させる。
【００２７】
次いで、制御部３２は、空間コード画像を基準画像と比較して、空間コード画像の各画素における明暗を判定する（ステップＳ２４）。例えば、制御部３２は、上記数８を用いて、空間コード画像と明部基準画像及び暗部基準画像とを画素毎に比較することで、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。これにより、空間コード画像の明暗情報が得られ、縞次数を特定することができる。
【００２８】
次いで、制御部３２は、複数の位相シフト画像から求めた位相情報（θ（ｘ、ｙ）と複数の空間コード画像の明暗情報（縞次数）とから、計測対象物５０の各点の高さを求め、計測対象物５０の形状を算出する（ステップＳ２６）。計測対象物５０の形状を算出する方法は、周知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２９】
以上説明してきたように、実施例１によれば、複数の位相シフトパターンが投影された計測対象物５０を撮像した複数の位相シフト画像から基準画像を生成する。複数の空間コードパターンが投影された計測対象物５０を撮像した複数の空間コード画像を基準画像と比較することで、複数の空間コード画像の各画素における明暗を判定する。そして、各画素における明暗を判定することで得られた複数の空間コード画像の明暗情報と、複数の位相シフト画像から求めた位相情報と、を用いて、計測対象物５０の形状を算出する。このように、実施例１では、空間コード画像の明暗の判定を、複数の位相シフト画像から生成した基準画像と比較することで行っている。このため、明部と暗部の空間コードパターンに加え、明部と暗部を反転させた反転コードパターンを用いて、空間コード画像の明暗の判定を行う場合に比べて、投影及び撮像回数を少なくでき、計測時間を短く抑えることができる。
【００３０】
例えば、４枚の位相シフトパターンと５枚の空間コードパターンとを用いる場合において、反転コードパターンを用いると、図９（ａ）から図９（ｎ）のように、撮像回数が１４回となってしまう。なお、図９（ａ）から図９（ｄ）は、位相シフト画像の上面図、図９（ｅ）から図９（ｉ）は、空間コード画像の上面図、図９（ｊ）から図９（ｎ）は、反転コードパターンを用いた場合の空間コード画像の上面図である。しかしながら、実施例１では、図５（ａ）から図５（ｄ）及び図８（ａ）から図８（ｅ）のように、撮像回数を９回に抑えることができるため、計測時間を短く抑えることができる。
【００３１】
また、実施例１によれば、空間コードパターンの明部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度と同じであり、暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最小輝度と同じである。基準画像は、複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度を算出することで生成された明部基準画像と、各画素における最小輝度を算出することで生成された暗部基準画像と、を含む。そして、上記の数８のように、空間コード画像の各画素における輝度が、明部基準画像及び暗部基準画像のどちらの輝度に近いかにより、空間コード画像の各画素における明暗を判定している。このようなことから、空間コード画像の各画素における明暗の判定を正確に行うことができる。
【００３２】
実施例１では、基準画像として、明部基準画像と暗部基準画像との２枚の基準画像を生成する場合を例に示したが、これに限られる訳ではない。例えば、複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度画像を生成し、これを基準画像としてもよい。基準画像に平均輝度画像を用いる場合の具体例を以下に説明する。まず、図３のステップＳ１０からＳ１４を、実施例１と同じ方法で実行する。そして、図３のステップＳ１６において、例えば下記の数９を用いて、複数の位相シフト画像から、各画素における平均輝度Ｉｂを算出した平均輝度画像を生成して、これを基準画像とする。
【数９】
2014059239.tif 000011
図３のステップＳ１８において、例えば下記の数１０を用いて、明部の輝度が、複数の位相シフトパターンにおける平均輝度より高く、暗部の輝度が、前記平均輝度より低い、空間コードパターンを生成する。なお、数１０において、γ（Ｘ、Ｙ）は、０＜γ（Ｘ、Ｙ）≦α（Ｘ、Ｙ）を満たす値である。
【数１０】
2014059239.tif 000012
その後、図３のステップＳ２０とＳ２２を、実施例１と同じ方法で実行する。そして、図３のステップＳ２４において、例えば下記数１１を用いて、空間コード画像と平均輝度画像との輝度差を画素毎に計算することで、空間コード画像の各画素における明暗を判定する。
【数１１】
2014059239.tif 000013
【００３３】
また、基準画像として、明部基準画像と暗部基準画像の２枚の基準画像を用いる場合であっても、実施例１の場合に限られる訳ではない。図１０は、位相シフト画像のある画素における輝度を表した模式図である。図１０の横軸は位相であり、縦軸は輝度である。図１０のように、位相シフト画像のある画素における輝度は、最大輝度と最小輝度を有する正弦波で表せる。実施例１では、基準画像は、複数の位相シフト画像から、各画素における最大輝度によって生成された明部基準画像と、最小輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む場合を説明した。しかしながら、これに限られる訳ではない。基準画像は、各画素において平均輝度より高い輝度によって生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低い輝度によって生成された暗部基準画像と、を含む場合でもよい。例えば、基準画像は、各画素において平均輝度より高く且つ最大輝度以下の輝度で生成された明部基準画像と、各画素において平均輝度より低く且つ最小輝度以上の輝度で生成された暗部基準画像と、を含む場合でもよい。
【００３４】
図１１は、位相シフトパターンのある位置における輝度を表した模式図である。図１１の横軸は位相であり、縦軸は輝度である。実施例１では、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度が、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じ場合を説明したが、これに限られる訳ではない。図１１のように、空間コードパターンの明部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの平均輝度より高く、暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの平均輝度より低い場合でもよい。なお、図１１のＸ３及びＸ４と図１０のＸ１及びＸ２との間には、下記の数１２の関係がある。
【数１２】
2014059239.tif 000014
【００３５】
実施例１では、位相シフトパターン内で最大輝度及び最小輝度が一定で、空間コードパターン内で明部及び暗部の輝度が一定である場合を説明した。すなわち、上記の数１及び数２において、α及びβの値が一定である場合を説明した。しかしながら、この場合に限られず、位相シフトパターン内で最大輝度及び最小輝度が変化し、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度を位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じにしてもよい。すなわち、上記の数１において、位相シフトパターン内でα及びβの値を変化させ、上記の数２において、位置毎に数１に用いたα及びβと同じ値を用いてもよい。
【００３６】
図１２（ａ）は、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化する位相シフトパターンの上面図、図１２（ｂ）は、その場合の空間コードパターンの上面図である。図１２（ａ）のように、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化し、位相シフトパターンの左半分は右半分に比べて、最大輝度及び最小輝度が高くなっている。この場合、図１２（ｂ）のように、空間コードパターンの明部及び暗部の輝度は、位置毎に位相シフトパターンの最大輝度及び最小輝度と同じになっている。
【００３７】
ここで、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のようなパターンを用いることの利点を説明する。例えば、計測対象物の各点で反射率が異なる場合がある。この場合に、図４のような最大輝度及び最小輝度がパターン内で一定の位相シフトパターンを用いると、計測対象物の各点の反射率によって、位相シフト画像のある画素における輝度が高すぎたり又は低すぎたりする場合がある。同様に、図７のような明部及び暗部の輝度がパターン内で一定の空間コードパターンを用いると、空間コード画像のある画素における輝度が高すぎたり又は低すぎたりする場合がある。
【００３８】
一方、例えば、計測対象物の反射率が左半分で低く、右半分で高い場合に、図１２（ａ）のような位相シフトパターンを用いると、位相シフト画像の最大輝度及び最小輝度を画像内で所望の大きさに合わせることができる。同様に、図１２（ｂ）のような空間コードパターンを用いると、空間コード画像の明部及び暗部の輝度を画像内で所望の大きさに合わせることができる。このようなことから、計測対象物の反射率が各点で異なるような場合には、計測対象物の各点での反射率に応じて、位相シフトパターンは、最大輝度及び最小輝度が位置によって変化する場合が好ましい。また、空間コードパタンも、位置によって明部及び暗部の輝度が変化する場合が好ましい。
【００３９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  投影装置
２０  撮像装置
３０  コンピュータ
３２  制御部
３４  記憶部
３６  入力部
３８  表示部
４０  パターン生成部
４２  基準画像生成部
４４  判定部
４６  算出部
５０  計測対象物
【図１】
2014059239.tif 000015
【図２】
2014059239.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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