(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物の形状を計測する計測装置であって、
互いの線を識別するための識別部が設けられた複数の線を含むパターン光を前記被計測物に投影する投影部と、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して画像を取得する撮像部と、
前記画像に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有し、
前記処理部は、前記線に交差する方向における前記画像の輝度分布において輝度が極大の位置および極小の位置を含む複数の位置を取得し、
前記識別部の位置によって前記極大の位置および極小の位置のうち少なくとも１つの位置を特定して、特定された位置を除いた前記複数の位置に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める、ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記特定された位置は、前記識別部及び前記識別部の周囲にある、前記極大の位置および極小の位置のうち少なくとも１つの位置である、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記特定された位置は、前記識別部によって位置ずれの影響を受ける位置である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記パターン光は、明線と暗線とを交互に含み、
前記識別部は、前記明線又は前記暗線を識別するための識別部である、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記識別部は、明線に設けられた暗部であって、
前記特定された位置は、前記識別部が設けられた第１明線と前記第１明線の隣りの第２明線との間の位置である、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記識別部は、明線に設けられた暗部であって、
前記特定された位置は、前記識別部の周囲にある前記極小の位置である、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項７】
前記識別部は、暗線に設けられた明部であって、
前記特定された位置は、前記識別部が設けられた第１暗線と前記第１暗線の隣りの第２暗線との間の位置である、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項８】
前記識別部は、暗線に設けられた明部であって、
前記特定された位置は、前記識別部の周囲にある前記極大の位置である、ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項９】
前記複数の位置は、前記極大の位置と前記極小の位置との間の中間位置を含み、
前記特定された位置は、前記中間位置を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記中間位置は、前記線に交差する方向における前記画像の輝度分布から得られる輝度勾配の評価値から定まる位置である、ことを特徴とする請求項９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記中間位置は、前記輝度勾配が極値となる位置である、ことを特徴とする請求項１０に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記中間位置は、前記極大の位置と前記極小の位置との中点の位置である、ことを特徴とする請求項９に記載の計測装置。
【請求項１３】
被計測物の形状を計測する計測装置であって、
互いの線を識別するための識別部が設けられた複数の線を含むパターン光を前記被計測物に投影する投影部と、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して画像を取得する撮像部と、
前記画像に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有し、
前記処理部は、前記線に交差する方向における前記画像の輝度分布において輝度が極大又は極小の位置と、前記極大の位置と前記極小の位置との間の中間位置と、を含む複数の位置を取得し、
前記識別部の位置によって少なくとも１つの前記中間位置を特定して、特定された位置を除いた前記複数の位置に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める、ことを特徴とする計測装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記画像の輝度分布から前記識別部の位置を検出し、
検出された識別部の位置によって前記複数の位置のうち少なくとも１つの位置を特定する、ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物の形状を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被計測物の形状を計測する技術の１つとして、光学式の計測装置が知られている。光学式の計測装置には様々な方式が存在し、その方式の１つにパターン投影法と称される方式がある。パターン投影法では、所定のパターンを被計測物に投影して撮像し、撮像画像におけるパターンを検出して、三角測量の原理から各画素位置における距離情報を算出することで、被計測物の形状を求めている。パターン投影法で用いられるパターンには様々な形態が存在し、代表的なパターンとして、明線と暗線とを交互に含むパターン上に切断点（ドット）を配するパターン（ドットラインパターン）がある（特許文献１参照）。検出されたドットの座標情報から、投影された各線がパターン生成部であるマスクのパターン上のどの線に対応するかの指標が与えられ、投影された各線の識別が可能となる。このように、ドットは各線を識別するための識別部となる。
【０００３】
パターン投影法における計測精度の低下の要因としては、撮像画像のランダムノイズの影響が挙げられる。撮像画像におけるパターンの検出では、パターンの像の輝度値が極大となるピークを検出することでパターン座標を特定することが一般的である。非特許文献１では、このようなピークに加えて、パターンの像の輝度値が極小となるネガティブピークも検出することで、検出点の密度（単位面積あたりの検出点の数）の増加を実現している。撮像画像におけるパターンを検出する際の検出点を増やすことで、Ｓ／Ｎ比を改善し、撮像画像のランダムノイズの影響を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５１７０６２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】画像の認識・理解シンポジウム（ＭＩＲＵ  ２００９）、ｐｐ．２２２−２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１では、グリッドパターンを投影して計測を行っており、ドットラインパターンについては開示されていない。しかし、ドットラインパターンを用いたパターン投影法において、非特許文献１におけるネガティブピークを検出すると、ドット（識別部）付近においてネガティブピークの検出位置に誤差が生じることが分かった。このように、ドット（識別部）付近における検出点に関して位置誤差が生じうる。
【０００７】
そこで、本発明は、互いの線を識別するための識別部が設けられた複数の線を含むパターン光を用いたパターン投影法で、より高い精度で被計測物の形状を計測することができる計測装置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】
上記課題を解決する本発明の一側面としての計測装置は、被計測物の形状を計測する計測装置であって、互いの線を識別するための識別部が設けられた複数の線を含むパターン光を前記被計測物に投影する投影部と、前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して画像を取得する撮像部と、前記画像に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有し、前記処理部は、前記線に交差する方向における前記画像の輝度分布において輝度が極大の位置および極小の位置を含む複数の位置を取得し、前記識別部の位置によって前記複数の位置のうち少なくとも１つの位置を特定して、特定された位置を除いた前記極大の位置および極小の位置に基づいて前記被計測物の形状の情報を求める、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、互いの線を識別するための識別部が設けられた複数の線を含むパターン光を用いたパターン投影法で、より高い精度で被計測物の形状を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一側面としての計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】被計測物に投影されるドットラインパターンの一例を示す図である。
【図３】ドット周辺の画像を示す図である。
【図４】画像の各評価断面における輝度分布を示す図である。
【図５】ドット付近を拡大して輝度分布を示した図である。
【図６】ドットからの距離と計測誤差との関係を示す図である。
【図７】計測フローを示す図である。
【図８】パターン光のデューティー比が１：４の場合の画像の輝度分布を示す図である。
【図９】パターン光のデューティー比が１：１の場合の画像の輝度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の一側面としての計測装置１の構成を示す概略図である。計測装置１は、パターン投影法を用いて、被計測物５の形状（例えば、３次元形状、２次元形状、位置及び姿勢など）を計測する。図１に示すように、計測装置１は、投影部２と、撮像部３と、処理部４とを有する。
【００１３】
投影部２は、例えば、光源部２１と、パターン生成部２２と、投影光学系２３とを含み、所定のパターンを被計測物５に投影する。光源部２１は、光源から射出された光で、パターン生成部２２を均一に、例えば、ケーラー照明する。パターン生成部２２は、被計測物５に投影するためのパターン光を生成し、本実施例では、ガラス基板をクロムめっきすることによってパターンが形成されたマスクで構成されている。但し、パターン生成部２２は、任意のパターンを生成可能なＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ、液晶プロジェクタやＤＭＤなどで構成してもよい。投影光学系２３は、パターン生成部２２で生成されたパターン光を被計測物５に投影する光学系である。
【００１４】
図２は、パターン生成部２２によって生成され、被計測物５に投影されるパターンの一例であるドットラインパターンＰＴを示す図である。ドットラインパターンＰＴは、図２に示すように、明部（白色）とドット（暗部）ＤＴ（黒色）が１方向に連なった明線（ライン）ＢＰと、１方向に延びる暗線（ライン）ＤＰ（黒色）とを交互に含む周期的なパターンを含む。ドットＤＴは、明線ＢＰ上において明部が延びる方向において明部を切断するように明部と明部の間に設けられている。ドットは、互いの明線を識別するための識別部である。ドットの位置は各明線上において異なるため、検出されたドットの座標（位置）情報から、投影された各明線がパターン生成部２２上のどのラインに対応するかの指標が与えられ、投影された各明線の識別が可能となる。ドットラインパターンＰＴの明線ＢＰの幅（ライン幅）ＬＷＢＰと暗線ＤＰの幅ＬＷＤＰとの比（以下、「デューティー比」と称する）は１：１とする。
【００１５】
撮像部３は、例えば、撮像光学系３１と、撮像素子３２とを含み、被計測物５を撮像して画像を取得する。撮像部３は、本実施例では、ドットラインパターンＰＴが投影された被計測物５を撮像して、ドットラインパターンＰＴに対応する部分を含む画像、所謂、距離画像を取得する。撮像光学系３１は、被計測物５に投影されたドットラインパターンＰＴを撮像素子３２に結像するための結像光学系である。撮像素子３２は、パターンが投影された被計測物５を撮像するための複数の画素を含むイメージセンサであって、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどで構成されている。
【００１６】
処理部４は、撮像部３で取得された画像に基づいて、被計測物５の形状を求める。処理部４は、制御部４１と、メモリ４２と、パターン検出部４３と、算出部４４とを含む。制御部４１は、投影部２や撮像部３の動作、具体的には、被計測物５へのパターンの投影やパターンが投影された被計測物５の撮像などを制御する。メモリ４２は、撮像部３で取得された画像を記憶する。パターン検出部４３は、メモリ４２に記憶された画像を用いて、かかる画像におけるパターン光のピーク、エッジやドット（検出対象とする位置）を検出してパターンの座標、即ち、画像におけるパターン光の位置を求める。算出部４４は、検出対象とする位置（座標）の情報とドットから識別した各ラインの指標を用いて、三角測量の原理から、撮像素子３２の各画素位置における被計測物５の距離情報（３次元情報）を算出する。
【００１７】
以下、パターン検出部４３によるパターンの検出について詳細を説明する。パターン検出部４３は、距離画像に含まれるドットラインパターンＰＴの画像を検出して、距離画像におけるドットラインパターンの位置を特定する。具体的には、パターン検出部４３は、ドットラインパターンの各線に交差する方向、例えば、各線に対して垂直な方向の評価断面における光学像情報、即ち、輝度分布（光強度分布）から、距離画像におけるドットラインパターンの各線の位置を特定する。
【００１８】
図３に、ドットラインパターンＰＴをある基準平面に投影した場合における、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´付近の画像を示す。ここではシミュレーションによって画像を算出した。画像の横軸ｘおよび縦軸ｙは撮像素子３２における撮像面の位置に相当する。図３、４に示す画像に基づいて、検出対象とする位置（検出点）を説明する。検出点の座標は、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向に対して例えば垂直なｘ方向の評価断面における光学像情報（輝度分布）から算出される。
【００１９】
ドットＤＴに対応する位置を通らない、即ち、ドットの影響を受けないｘ方向の評価断面Ａ、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´近傍のｘ方向評価断面Ｂ、及び、位置ＤＴ´を通るｘ方向評価断面Ｃの各々における光学像（輝度分布）を図４に示す。図４の横軸を撮像素子３２の画素の位置とし、縦軸を輝度とする。図４において、それぞれの光学像について、セロ点付近において輝度値が最大（極大）となるピーク位置Ｐを丸で示し、エッジ位置Ｅを三角で示し、輝度値が最小（極小）となるネガティブピーク位置ＮＰを四角で示す。ピーク位置とネガティブピーク位置は輝度分布から極値を算出することで求めることができ、エッジ位置は、輝度分布を１階微分した輝度勾配から極値を算出することで求めることができる。エッジ位置に関し、輝度勾配が極大又は極小となる２つのエッジが存在するが、図４では輝度勾配が極大となるエッジ位置を示している。また、エッジ位置は、輝度勾配の極値に限らず、輝度勾配を評価した評価値（極値や基準値）から定まる位置としてもよい。また、エッジ位置は、輝度の極大値と極小値との間の中央値となる位置、または、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰの中点を算出することで求めることもできる。つまり、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰの他に、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰとの間の中間位置を検出することができる。
【００２０】
図５は、図４に示すネガティブピーク位置の近傍を拡大した図である。図５において、評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれのネガティブピーク位置が、互いにずれていることがわかる。評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれのネガティブピーク位置のずれは、被計測物５の距離情報の算出誤差を生じさせる。具体的には、パターン生成部２２上のパターンとの対応関係において、ネガティブピーク位置をパターン生成部２２上の暗線の位置と対応づけるため、それぞれのネガティブピーク位置のずれは、パターン生成部２２が生成する暗線の位置のずれを示す。暗線の位置のずれによって距離情報がそれぞれ異なることなる。しかし、評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれにおける基準平面までの距離は同じとしているため、これが計測誤差になる。被計測物５までの距離が異なれば、ドットラインパターンの各線の位置がシフトすることになるが、それぞれのネガティブピーク位置のずれと、被計測物５までの距離が異なることによる各線の位置のシフトが区別されることなく算出されてしまい、計測誤差が生じる。
【００２１】
次に、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向におけるドットからの距離と計測誤差との関係を説明する。図６に、ドットからの距離と計測誤差との関係を示す。図６の横軸は、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向において、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´からの距離を画素数（ｐｉｘ）に基づいて示す。０は、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´上又は位置ＤＴ´に最近接する位置を示す。図６の縦軸は、距離を算出したときの計測誤差（位置ずれ）を示す。図６において、輝度値が最大（極大）となるピーク位置Ｐに関する計測誤差を丸で示し、エッジ位置Ｅに関する計測誤差を三角で示し、輝度値が最小（極小）となるネガティブピーク位置ＮＰに関する計測誤差を四角で示す。
【００２２】
ピーク位置Ｐに関してはドットからの距離に関わらず、検出点の位置ずれがほぼ発生しないため、計測誤差もほぼ発生しない。エッジ位置Ｅに関しては、ドットによる検出点の位置ずれの影響で、ドットに最近接する位置において４２μｍの計測誤差が生じる。なお、輝度勾配が極小のエッジに対する評価においても同量の計測誤差を引き起こす結果が確認されている。ネガティブピーク位置ＮＰに関しても、ドットによる検出点の位置ずれの影響で、ドットに最近接する位置において３８０μｍの計測誤差が生じる。
【００２３】
パターン検出部４３が検出するパターン光の検出点として、ピーク位置Ｐの他に、ネガティブピーク位置が検出点に加わった場合、検出点の密度（単位面積あたりの検出点の数）は２倍となる。さらに、輝度勾配の極大位置と、輝度勾配の極小位置の２つのエッジ位置の検出点に加わった場合、検出点の密度は４倍となる。したがって、検出点の密度の増加により、距離を算出するためのデータが増えることになり、撮像素子３２のランダムノイズに対するＳ／Ｎ比が向上するため、より高い精度で計測することができる。
【００２４】
ただし、先に示した通り、ドット付近の検出点については、数十μｍである撮像素子３２のランダムノイズに比べて、ネガティブピーク位置の計測誤差が大きい。そのため、ドットラインパターンにおけるドット密度やライン本数によっては、ネガティブピーク位置を検出点として採用しない方が計測精度が向上する場合がある。
【００２５】
そのため、本実施例では、ドット付近のネガティブピーク位置を検出点から除いて、被計測物の形状の情報を求める。図７に、計測フローを示す。まず、パターン光が投影された被計測物を撮像し、画像をメモリ４２に記憶する（Ｓ１００）。次に、処理部４のパターン検出部４３は、メモリ４２に記憶されている被計測物の画像を取得する（Ｓ１０１）。そして、パターン検出部４３は、取得した画像を用いて、ｙ方向の各位置において、ｘ方向における輝度分布（評価断面）からピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰを演算によって検出点として求め、パターン光の各ラインの位置を検出する（Ｓ１０２）。ここでは、エッジ位置Ｅ（ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰとの間の位置）の検出は任意である。ピーク位置Ｐに関しては、輝度分布がある領域（幅）をもって最大（極大）近傍となる場合があるが、その場合には、最大（極大）近傍となる何れかの位置を選択したり、中心位置を選択したりして、最大（極大）の位置としてもよい。ネガティブピーク位置ＮＰに関しても同様である。各ラインの検出については、例えば、画像にガウシアンフィルタなどにより、明線における明部とドットとの輝度値を平滑化し、ドットにより明部が切断された部分であっても連続した１本のラインとして検出することができる。次に、パターン検出部４３は、各ラインにおけるドットの位置を検出する（Ｓ１０３）。具体的には、ドットの位置は、例えば、各評価断面で検出されたピーク位置Ｐをｙ方向に接続することで設定される検出ラインの輝度分布に基づいて検出することができる。例えば、その検出ラインの輝度分布における極小値となる位置をドットの中心位置として求めることができる（ドット検出処理）。次に、パターン検出部４３は、ドットの位置に基づいて、検出点から除くネガティブピーク位置を特定する（Ｓ１０４）。具体的には、ドットを通る評価断面Ｃや、ドットの近傍（周囲）の評価断面Ｂにおけるネガティブピーク位置が計測誤差が大きいため、これらのネガティブピーク位置を検出点から除く。つまり、ドット又はドット周囲におけるネガティブピーク位置を検出点から除く。除かれる位置は、ドットによって位置ずれの影響を受ける位置であって、図３、４の例では、ドットが設けられた第１明線と、その第１明線の隣りの第２明線との間の位置である。そして、算出部４４は、除かれたネガティブピーク位置以外の、ピーク位置Ｐ及び評価断面Ａにおけるネガティブピーク位置ＮＰ、エッジ位置Ｅを検出する場合にはエッジ位置Ｅ、に基づいて距離情報を算出し、被計測物の形状の情報を求める（Ｓ１０５）。
【００２６】
本実施例においてドット付近のエッジ及びネガティブピークの検出結果には位置ずれが発生する事を説明した。前述のドット検出によりドット位置が特定されるので、検出されたネガティブピークの中でドット位置に近いものを選択し、除外する事が可能である。ドット付近ではないネガティブピークに関しては検出結果の位置ずれがほぼ発生しない。なおかつドットは明線の明部に比べて短く、ドット付近の検出点数よりもドット付近以外の検出点数の方が多いため、ドット付近の検出点を排除しても十分な検出点数の増加効果が得られる。
【００２７】
以上のように、本実施例では、検出点の密度の増加により、計測精度を向上させつつ、比較的計測精度が低いネガティブピーク位置を検出点として用いないことによって、より高い精度で被計測物の形状の情報を求めることができる。また、検出点の密度の増加により、より小型な被計測物の形状も計測することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
次に、実施例２について説明する。本実施例では、ドットラインパターンが実施例１と異なる。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
【００２９】
本実施例では、ドットラインパターンは、暗部とドット（明部）が１方向に連なった暗線と、１方向に延びる明線とを交互に含む周期的なパターンである。ドットは、暗線上において暗部が延びる方向において暗部を切断するように暗部と暗部の間に設けられている。ドットは、互いの暗線を識別するための識別部である。つまり、本実施例のパターンは、実施例１のパターンとは、明と暗が逆転している。
【００３０】
実施例１では、図４、５のように、ピーク位置Ｐについては位置ずれがほとんど発生しないが、ネガティブピーク位置ＮＰに関して位置ずれが生じていた。そのため、実施例２のように明と暗が逆転すると、ネガティブピーク位置に関しては位置ずれがほとんど発生せず、輝度分布における最大（極大）となるピーク位置に関しては、位置ずれが生じることになる。
【００３１】
したがって、本実施例では、パターン検出部４３は、各評価断面における輝度分布から得られる複数の検出点のうち、ドットの位置に基づいて、検出点から除く最大（極大）ピーク位置を特定する。除かれる位置は、ドットによって位置ずれの影響を受ける位置であって、ドット又はドット周囲、例えば、ドットが設けられた第１暗線とその第１暗線の隣りの第２暗線との間の位置、におけるピーク位置が検出点から除かれる。そして、算出部４４は、除かれたピーク位置以外の検出点（ネガティブピーク、ピーク）の位置を用いて距離情報を算出し、被計測物の形状の情報を求める。
【００３２】
このように、実施例２のパターンについても、計測誤差が生じる検出点を除いて距離算出を行うことにより、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００３３】
次に、実施例３について説明する。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
【００３４】
実施例１では、検出点から、ドット付近のネガティブピーク位置を除く例を説明したが、本実施例では、検出点から、ドット付近のエッジ位置を除く例を説明する。
【００３５】
図６に示すように、エッジ位置Ｅに関しても計測誤差が生じている。そのため、ドット付近のエッジ位置を検出点から除いて、被計測物の形状の情報を求めることができる。
【００３６】
本実施例では、パターン検出部４３は、取得した画像を用いて、ｙ方向の各位置において、ｘ方向における輝度分布（評価断面）からピーク位置Ｐ又はネガティブピーク位置ＮＰと、エッジ位置Ｅと、を演算によって検出点として求める。そして、検出点からパターン光の各ラインの位置を検出する。なお、実施例１と同様に、エッジ位置は、輝度勾配の極値に限らず、輝度勾配を評価した評価値から定まる位置としてもよい。また、エッジ位置は、輝度の極大値と極小値との間の中央値となる位置、または、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰの中点を算出することで求めることもできる。つまり、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰとの間の中間位置を検出することができる。
【００３７】
次に、パターン検出部４３は、各評価断面における輝度分布から得られる複数の検出点のうち、ドットの位置に基づいて、検出点から除くエッジ位置を特定する。そして、算出部４４は、除かれたエッジ位置以外の検出点である、エッジ位置、および、ネガティブピーク又はピーク位置を用いて距離情報を算出し、被計測物の形状の情報を求める。
【００３８】
なお、エッジ位置Ｅに関する計測誤差は、ネガティブピーク位置に比べて小さいため、検出点の密度が小さくて撮像素子のランダムノイズ等の影響により計測精度が低い場合など条件によっては、エッジ位置を検出点として採用して距離情報を算出してもよい。
【００３９】
エッジ位置を検出点から除くか否かの判断として、以下の方法が考えられる。ドット検出処理によって検出されたドットの位置と、エッジ検出処理によって検出されたドット付近のエッジ位置と、を比較し、それらの位置に大きな乖離が存在する場合、検出点位置に誤差が発生していると考える事が出来る。このようなエッジ位置の検出点を不適な検出点として判断し、エッジ位置を除外する事で、計測誤差が生じる検出点を排除する事が出来、結果として計測の高精度化が可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【００４１】
上記実施例では、ドットラインパターンＰＴの明線と暗線のデューティー比を１：１としたが、必ずしも１：１でなくてもよい。ただし、１：１の方がエッジ位置の検出を行う上で好ましい。図８は、明線と暗線のデューティー比が、明線：暗線＝１：４の設計上のパターン光と、計測画像の輝度分布を示す。横軸を、各線が延びる方向に対して垂直なｘ方向の位置とし、縦軸を輝度とする。計測画像として、撮像素子においてベストフォーカス状態（ピントが最適な位置）で撮像される場合の輝度分布と、ベストフォーカス位置から４０ｍｍずれたデフォーカス状態（ピントがずれた位置）で撮像される場合の輝度分布を示す。
【００４２】
図８によると、ピントが最適な位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（白抜き三角）に対して、ピントがずれた位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（黒三角）がずれていることがわかる。このエッジ位置のずれ量を距離算出誤差に換算したところ２６７μｍとなる。よって、デューティー比が１：４のパターン光においてはデフォーカスによりエッジ位置ずれに起因する距離算出誤差が発生していることがわかる。
【００４３】
一方、図９は、ドットラインパターンＰＴの明線と暗線のデューティー比が１：１のパターンに関し、図８と同条件の評価で得られた輝度分布を示すものである。図９によるとピントが最適な位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（白抜き三角）と、ピントがずれた位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（白抜き三角）に、ずれは発生しない。デューティー比が１：１のパターンを照射した際の画像の輝度分布は、デフォーカスによりコントラストは変化するものの、ピークやネガティブピーク位置およびその略中間点であるエッジ位置に関しては位置ずれが発生しない為であると考えられる。よって、検出点としてエッジ位置を用いる場合、デフォーカス時の検出位置ずれの影響の観点から、デューティー比は１：１に近い事が好ましい。
【００４４】
また、パターン生成部２２によって生成され、被計測物５に投影されるパターンは、ドットラインパターンに限らない。パターンとしては、明部と暗部に限らず、階調パターンや多色パターンなど、複数の線を含むパターンであればよい。また、線は直線でも曲線でもよい。また、識別部としては、ドットに限らず、丸形状や、幅を狭くした部分など、各線を識別できる符号であればよい。また、明線ＢＰでは、明部よりドットの占める面積が大きくてもよい。
【図１】
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【図２】
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【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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