(57)【要約】【課題】反射コート材を塗布せずとも、半透明部分を含む被測定物の三次元形状を正確に計測することができるようにする。【解決手段】非偏光の入射光が一定の入射角をもって試料面に入射したとき、その表面反射光はＳ偏光となり、内部散乱光は非偏光となる。そこで、表面反射光及び内部散乱光が受光部で受光される光路上に、Ｐ偏光成分を吸収することが可能な直線偏光板を配置する。これにより、表面反射光と内部散乱光のＳ偏光成分とが受光される状態を形成することができる。つまり、内部散乱光だけを減衰させた状態で、表面反射光に由来するＳ偏光を受光部で受光させることができる。【選択図】図１０
2008281399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の三次元形状を計測する三次元測定装置であって、
非偏光の測定光を前記被測定物に向けて照射する投光手段と、
前記測定光を含む前記被測定物からの反射光を受光する受光手段と、
前記投光手段から前記被測定物を経由して前記受光手段に至る前記測定光の光路上に配置され、前記反射光のうち前記被測定物の内部で反射された散乱光を減衰させる一方で、前記被測定物の表面で反射された表面反射光に由来する偏光を前記受光手段へ導く光学部品と、
を具備することを特徴とする三次元測定装置。
【請求項２】
前記偏光は直線偏光であり、前記光学部品は直線偏光板を含み、
該直線偏光板は、前記被測定物と前記受光手段との間に、その透過軸の方向が投光軸と受光軸とを含む面に対して略垂直な方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の三次元測定装置。
【請求項３】
前記偏光は円偏光であって、前記光学部品は、
前記投光手段と前記被測定物との間に配置され、前記測定光を第１旋回方向の円偏光にして前記被測定物に照射させる第１光学部品と、
前記被測定物と前記受光手段との間に配置され、前記反射光のうち前記第１旋回方向とは反対方向の第２旋回方向の円偏光を前記受光手段へ導く第２光学部品と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の三次元測定装置。
【請求項４】
前記第１光学部品及び／又は第２光学部品が、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板からなることを特徴とする請求項３に記載の三次元測定装置。
【請求項５】
前記第１光学部品及び／又は第２光学部品が、コレステリック液晶板を含む透過型偏光板からなることを特徴とする請求項３に記載の三次元測定装置。
【請求項６】
前記第１光学部品及び第２光学部品の双方が、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板であって、双方の直線偏光板は同一偏光方向の偏光を透過させるものであることを特徴とする請求項４に記載の三次元測定装置。
【請求項７】
前記第１光学部品及び／又は第２光学部品が、前記第１又は第２旋回方向の円偏光を透過させる一方で前記第２又は第１旋回方向の円偏光を反射させる特性を有する反射型偏光板であることを特徴とする請求項３に記載の三次元測定装置。
【請求項８】
前記第１光学部品が、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる第１円偏光板からなり、
前記第２光学部品が、前記第２旋回方向の円偏光を透過させる第２円偏光板からなることを特徴とする請求項３に記載の三次元測定装置。
【請求項９】
前記第１光学部品が、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる第３円偏光板からなり、
前記第２光学部品が、前記第２旋回方向の円偏光を反射させる第４円偏光板からなることを特徴とする請求項３に記載の三次元測定装置。
【請求項１０】
前記第４円偏光板が、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる一方で前記第２旋回方向の円偏光を反射させる特性を有する反射型偏光板であることを特徴とする請求項９に記載の三次元測定装置。
【請求項１１】
前記投光手段が、扇型に広がるスリット光を発生する光源を備え、
前記受光手段が、前記スリット光を含む前記被測定物からの反射光が結像される受光面を有する撮像手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の三次元測定装置。
【請求項１２】
ユーザが把持可能な棒状のグリップ部と、
前記グリップ部に一体的に取り付けられた測定ヘッド部と、
前記測定ヘッド部に組み付けられた請求項１〜１１のいずれかに記載の三次元測定装置と、を具備することを特徴とする携帯型計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の三次元形状を光照射方式により計測する三次元測定装置、及びこれを用いた携帯型計測器に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の三次元形状を非接触で測定する方法として、被測定物にスリット光を照射する光切断法や、被測定物にパターン光を照射するパターン投影法などが知られている。これら光照射方式による三次元形状測定において、例えば特許文献１には、パターン投影法における直線偏光の利用が開示されている。また、特許文献２には、円偏光光源を使用した光沢面の方向検知方法が開示されている。
【０００３】
ところで、光照射方式による三次元形状測定では、被測定物で反射された反射光を受光し、該反射光に由来するデータを解析することで被測定物の三次元形状データが求められる。従って、適確な反射光を受光することが重要になるのであるが、被測定物が半透明の部分を含む場合、内部散乱光の影響で適確に反射光を受光できない場合がある。すなわち、半透明部材に測定光が入射されると、その表面で反射される表面反射光と、半透明部材の内部に入り込み屈折や内部反射を経て外部に放散される内部散乱光とが生じ、この内部散乱光が本来受光されるべき表面反射光に重畳されてしまうため、正確な三次元形状測定が阻害される。このため従来では、半透明部分を含む被測定物の場合、その表面に白色パウダー等の反射コート材を塗布し、内部散乱光の発生を規制する方法が取られている。
【特許文献１】特開平７−２８０５３５号公報
【特許文献２】特公昭６３−１７２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、反射コート材を被測定物の半透明部分に塗布する作業は煩わしいものであり、また被測定物によっては反射コート材を塗布することができない場合がある。従って、本発明は、反射コート材を塗布せずとも、半透明部分を含む被測定物の三次元形状を正確に計測することができる三次元測定装置、及びこれを用いた携帯型計測器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】
【０００５】
上記問題を解決する本発明の一局面に係る三次元測定装置は、被測定物の三次元形状を計測する三次元測定装置であって、非偏光の測定光を前記被測定物に向けて照射する投光手段と、前記測定光を含む前記被測定物からの反射光を受光する受光手段と、前記投光手段から前記被測定物を経由して前記受光手段に至る前記測定光の光路上に配置され、前記反射光のうち前記被測定物の内部で反射された散乱光を減衰させる一方で、前記被測定物の表面で反射された表面反射光に由来する偏光を前記受光手段へ導く光学部品と、を具備することを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
この構成によれば、光学部品によって内部散乱光が減衰された状態で表面反射光に由来する偏光が受光手段へ導かれる。このような光学部品の選択的な動作は、表面反射光と内部散乱光とでは偏光状態が異なることを利用して実現させることができる。従って、表面反射光が支配的である反射光を受光手段に受光させることができる。
【０００７】
上記構成において、前記偏光は直線偏光であり、前記光学部品は直線偏光板を含み、該直線偏光板は、前記被測定物と前記受光手段との間に、その透過軸の方向が投光軸と受光軸とを含む面に対して略垂直な方向となるように配置されている構成とすることができる（請求項２）。
【０００８】
非偏光は、電界方向が試料面（被測定物）と平行なＳ偏光成分と、電界方向が試料面と垂直なＰ偏光成分とに区分することができる。このような非偏光の測定光が一定の入射角をもって試料面に入射すると、その表面反射光には、ほとんどＰ偏光成分が含まれずＳ偏光成分が支配的になる。一方、内部散乱光はほぼ非偏光の状態が概ね維持される。従って、上記のような直線偏光板を被測定物と受光手段との間に介在させることで、表面反射光のＳ偏光成分を受光手段へ導くことができると共に、内部散乱光が含むＰ偏光成分を除去することができる。つまり、内部散乱光を減衰させることができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記偏光は円偏光であって、前記光学部品は、前記投光手段と前記被測定物との間に配置され、前記測定光を第１旋回方向の円偏光にして前記被測定物に照射させる第１光学部品と、前記被測定物と前記受光手段との間に配置され、前記反射光のうち前記第１旋回方向とは反対方向の第２旋回方向の円偏光を前記受光手段へ導く第２光学部品とを含む構成とすることができる（請求項３）。
【００１０】
非偏光はまた、互いに異なる方向に旋回する２つの円偏光に区分することができる。そして、第１旋回方向の円偏光が試料面の表面で反射されると、旋回方向が反転する。このため、表面反射光は第２旋回方向の円偏光に変わる。一方、内部散乱光は旋回方向が不揃いの円偏光となる。従って、第１光学部品を被測定物と投光手段との間に介在させることで第１旋回方向の円偏光をつくることができ、また、第２光学部品を被測定物と受光手段との間に介在させることで、表面反射光の主成分である第２旋回方向の円偏光を受光手段へ導くことができると共に、内部散乱光が含む第１旋回方向の円偏光を除去することができる。つまり、内部散乱光を減衰させることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１光学部品及び／又は第２光学部品として、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板を用いることができる（請求項４）。この構成によれば、既に汎用されている所謂円偏光板を用いることができるので、本発明における光学部品を簡単且つ安価に構成することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１光学部品及び／又は第２光学部品として、コレステリック液晶板を含む透過型偏光板を用いることができる（請求項５）。この構成によれば、同じ旋回方向の様々な位相を含む偏光を受光手段に導けるので光量を多くでき、感度を向上させることができる。
【００１３】
また、前記第１光学部品及び第２光学部品の双方が、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板であって、双方の直線偏光板は同一偏光方向の偏光を透過させるものであることか望ましい（請求項６）。この構成によれば、内部散乱光が含む第１旋回方向の円偏光を除去することができるだけでなく、第２旋回方向の円偏光の中から表面反射円偏光と同位相の円偏光以外を除去することができるので、内部散乱光を一層減衰させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１光学部品及び／又は第２光学部品として、前記第１又は第２旋回方向の円偏光を透過させる一方で前記第２又は第１旋回方向の円偏光を反射させる特性を有する反射型偏光板を用いることができる（請求項７）。この構成によれば、例えばコレステリック液晶板等からなる反射型偏光板を用いて光路を折り曲げることができるので、光路設計の自由度を高くすることができる。また、直線偏光板に比べ光量を多くすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記第１光学部品が、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる第１円偏光板からなり、前記第２光学部品が、前記第２旋回方向の円偏光を透過させる第２円偏光板からなる構成とすることができる（請求項８）。この構成によれば、旋回方向が異なる２つの透過型の円偏光板を用いて、第２旋回方向の円偏光を受光手段へ導くことができる。
【００１６】
或いは、上記構成において、前記第１光学部品が、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる第３円偏光板からなり、前記第２光学部品が、前記第２旋回方向の円偏光を反射させる第４円偏光板からなる構成とすることができる（請求項９）。この場合、前記第１旋回方向の円偏光を透過させる一方で前記第２旋回方向の円偏光を反射させる特性を有する反射型偏光板であることが望ましい（請求項１０）。この構成によれば、旋回方向が同方向の透過型円偏光板と反射型円偏光板とを用いて、第２旋回方向の円偏光を受光手段へ導くことができる。
【００１７】
上記いずれかの構成において、前記投光手段が、扇型に広がるスリット光を発生する光源を備え、前記受光手段が、前記スリット光を含む前記被測定物からの反射光が結像される受光面を有する撮像手段を備えることが望ましい（請求項１１）。この構成によれば、上記の利点を有する、光切断型の三次元測定装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の他の局面に係る携帯型計測器は、ユーザが把持可能な棒状のグリップ部と、前記グリップ部に一体的に取り付けられた測定ヘッド部と、前記測定ヘッド部に組み付けられた請求項１〜１１のいずれかに記載の三次元測定装置とを具備することを特徴とする（請求項１２）。この構成によれば、上記三次元測定装置を測定ヘッド部に内蔵した、手持ち型の携帯型計測器を実現できる。このような携帯型計測器は、被測定物に対する測定姿勢の自由度が高く、被測定物に非接触・非破壊で、固形物に限らず軟性物、毒性物等の三次元形状を測定できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る三次元測定装置及び携帯型計測器によれば、内部散乱光が減衰された状態で、被測定物の表面反射光に由来する偏光を受光手段へ導くことができる。このため、被測定物が半透明部分を含むものであっても、当該被測定物に反射コート材を塗布することなく、適確な反射光を受光手段に受光させることができる。従って、反射コート材の塗布工程を省くことができ、しかも半透明部分を含む被測定物の三次元形状を正確に計測することができる三次元測定装置、及びこれを用いた携帯型計測器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る携帯型三次元測定装置１を示す斜視図である。この携帯型三次元測定装置１は、被測定物１００の三次元形状を光切断法により計測するものであって、本体ハウジング１０と、この中に収納される投光部２（投光手段）、受光部３（受光手段）及び制御部５０とを含んでいる。ここで例示している携帯型三次元測定装置１は、一般的なノギス程度の大きさの棒状を呈し、一方の端部側はスリット光の投受光を行う測定ヘッド部Ｈとされ、他方の端部側はユーザが把手するためのグリップ部Ｇとされている。
【００２１】
本体ハウジング１０は、測定ヘッド部Ｈに対応するヘッドハウジング部１１と、中間ハウジング部１２と、グリップ部Ｇに対応するグリップハウジング部１３とが一体化されたハウジングである。ヘッドハウジング部１１は矩形状とされ、その内部には三次元測定に必要な測定エレメントである光源２０を含む投光部２、撮像素子３０を含む受光部３及び後述の光学部品などが搭載される。中間ハウジング部１２の内部には、前記測定エレメントの動作を制御する制御部５０が搭載される。グリップハウジング部１３は手持ち具合が良いように円筒型とされ、その内部には図略の電源電池などが収納される。また、グリップハウジング部１３の端縁部１３Ｂには、外部装置とのデータ通信を行う際に用いられるＵＳＢ端子１４が設けられている。
【００２２】
測定ヘッド部Ｈの投光部２からは、投光軸Ａ１に沿って、被測定物１００に向けてスリット光が照射される。これにより被測定物１００の表面（試料面）のは、スリット光の投影像ＳＰが投影される。図示している投影像ＳＰは、２つの単位投影像ＳＡｐ、ＳＢｐが十字にクロスしたものからなる。ここでは、図示簡略化のため一つの投光軸Ａ１のみを示しているが、実際は２つの単位投影像ＳＡｐ、ＳＢｐを形成するために、２方向から投光される。
【００２３】
次に、このような携帯型三次元測定装置１の測定原理、つまり光切断法の測定原理について説明しておく。図２（ａ）は、光切断法の測定原理を説明するための模式図である。ここでは、図中のＸＹ方向に直交する２本のスリット光ＳＡ、ＳＢを用いる場合を例に挙げて説明する。また、被測定物１００Ａが、上段部１０１と下段部１０２とを持ち両者間に高さｄの段差部１０３が形成されている場合を例示する。
【００２４】
Ｘ方向スリット光ＳＡは、Ｘ方向光源２Ａ及びＸ方向スリット投光光学系２１Ａにより生成され、試料面法線方向（図中のＺ方向）に対して所定角度だけ傾斜した方向から被測定物１００Ａに照射される。これにより被測定物１００Ａの表面には、Ｘ方向スリット光ＳＡの投影像ＳＡｐが現れる。Ｙ方向スリット光ＳＢは、Ｙ方向光源２Ｂ及びＹ方向スリット投光光学系２１Ｂにより生成され、同様に試料面法線方向に対して所定角度だけ傾斜した方向であって、Ｘ方向スリット光ＳＡの投光方向とは異なる方向から被測定物１００Ａに照射される。これにより被測定物１００Ａの表面には、前記投影像ＳＡｐと直交する態様で、Ｙ方向スリット光ＳＢの投影像ＳＢｐが現れる。
【００２５】
一方、受光部３は、例えば試料面法線方向に受光軸Ａ２を持つように配置される。つまり、Ｘ方向スリット光ＳＡ及びＹ方向スリット光ＳＢの投光方向に対して角度を持たせて受光方向が設定されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）の測定系の配置で得られる、受光部３で受光される被測定物１００Ａの撮影画像ＩＧを示す平面図である。投光方向（光切断面）と受光方向とに角度差があることから、この撮影画像ＩＧに基づき、段差部１０３の高さｄを求めることができる。
【００２６】
被測定物１００Ａは、Ｙ方向に段差を有している。そして、Ｘ方向スリット光ＳＡは平坦な上段部１０１に投影され、Ｙ方向スリット光ＳＢは、段差部１０３を横切り上段部１０１及び下段部１０２に跨って投影されている。この結果、Ｘ方向スリット光ＳＡの投影像ＳＡｐは途切れのない直線であるが、Ｙ方向スリット光ＳＢの投影像ＳＢｐは、段差部１０３を境として、その高さｄに比例した距離Ｌだけシフトした投影像となる。
【００２７】
図２（ｃ）に示すように、この撮影画像ＩＧ上の距離Ｌは、投光軸Ａ１の受光軸Ａ２に対する投光角α（入射角）に依存する。すなわち、段差高さｄと距離Ｌとの関係は次式の通りとなる。
ｄ＝Ｌ／ｔａｎα
【００２８】
従って、α＝４５度のとき、ｄ＝Ｌとなり、この場合は撮影画像ＩＧ上のスケールを実際の寸法に単純変換するだけで、高さｄを導出することができる。また、α＝６０度のとき、ｄ＝Ｌ／√３となる。このことから、投光角αを大きくするほど、段差高さｄに対応するＬが大きくなるので、分解能は向上する。反面、検出可能な段差高さｄの範囲は狭くなる。
【００２９】
以上の通り構成された携帯型三次元測定装置１を、ユーザは、グリップ部Ｇを摘み持ち、三次元形状を測定すべき部位に測定ヘッド部Ｈを向けるという、ノギスに似た手法で使用することができる。例えば歯冠材の形成用途では、グリップ部Ｇを摘み持って測定ヘッド部Ｈを患者の口腔内へ挿入し、対象となる歯に測定ヘッド部Ｈを対向させ、スリット光Ｓの投受光を行えば良い。
【００３０】
ところで、三次元形状の測定対象とされる物体は種々雑多である。ここで、被測定物１００が実質的に透光性をもたない材料から成る場合、図３（ａ）に示すように、被測定物１００上の投影像ＳＰは、シャープな投影像となる。これは、実質的に表面反射光だけで投影像ＳＰが形成されているからである。一方、透光性を有する樹脂やセラミックス等、被測定物１００が透光性をもつ材料から成る場合、図３（ｂ）に示すように、被測定物１００上の投影像ＳＰは、滲みｎを有するぼやけたイメージの投影像となる。この滲みｎは、被測定物１００が透光性をもつことに伴いその内部に一部の測定光が入り込むことで生じる内部散乱光の影響による。以下、図４〜図９に基づき、表面反射光及び内部散乱光について詳述する。
【００３１】
図４は、直線偏光の表面反射を説明するための模式図である。非偏光は、電界方向が試料面（被測定物）と平行なＳ偏光成分と、電界方向が試料面と垂直なＰ偏光成分とに区分することができる。このＳ偏光成分とＰ偏光成分とでは、反射率の角度依存性が大きく異なっている。
【００３２】
図５は、Ｓ偏光成分の反射率（Ｒｓ）、及びＰ偏光成分の反射率（Ｒｐ）の角度依存性（但し、屈折率ｎ＝１．７）を示すグラフである。このグラフから判るように、Ｐ偏光成分は入射角＝６０度前後では反射率が殆どゼロとなり、このような入射角度ではＳ偏光成分のみが実質的に反射される。従って、あらゆる偏光面を含んだ非偏光の測定光が一定の入射角をもって試料面に入射すると、その表面反射光には、ほとんどＰ偏光成分が含まれずＳ偏光成分が支配的になる。図４は、このことを示している。
【００３３】
図６は、直線偏光の内部散乱光を説明するための模式図である。半透明部材から成る試料面に測定光が入射されると、測定光の一部は試料面の表面で反射されるが、測定光の残部は試料面の内部へ入り込み、屈折や内部反射を経て外部に放散される。従って、表面反射光と、内部散乱光とが生じる。ここで、表面反射光は、上記の通りＳ偏光成分が支配的である。しかし、内部散乱光は、試料内部で様々な方向に反射されたり透過屈折されたりするので、偏光状態はほぼ非偏光のままで、試料面から放射される。すなわち、表面反射光と内部散乱光とでは偏光状態が異なるようになる。図６は、このことを示している。
【００３４】
図７（ａ）、（ｂ）は、図３（ａ）、（ｂ）に示したスリット光投影像ＳＰの断面輝度プロファイルを示すグラフである。反射光が実質的に表面反射光のみからなる場合と、表面反射光と多くの内部散乱光とを含む場合とでは断面輝度プロファイルが大きく相違する。図７（ａ）に示すように、被測定物１００が実質的に透光性をもたない材料から成る場合、測定光の殆どが表面反射されることから正反射方向付近の輝度が非常に高くなり、コントラストが高いプロファイル６１となる。このプロファイル６１は、表面反射されたＳ偏光成分の輝度プロファイルと言うことができる。その結果、図３（ａ）に示すように、シャープな投影像ＳＰを観測できるようになり、かかる投影像ＳＰに基づき適確に三次元形状を計測できる。
【００３５】
一方、被測定物１００が透光性をもつ材料から成る場合、図７（ｂ）に示すように、ブロードなプロファイル６２となる。これは、内部散乱光は方向性をもたずに被測定物１００から放射され、正反射方向以外の方向へ反射される成分が多くなるからである。その結果、図３（ｂ）に示すように、滲みｎを有するぼやけたイメージの投影像ＳＰとなる。このように、内部散乱光が本来受光されるべき表面反射光に重畳されてしまうと、正確な三次元形状測定が阻害される。このため従来では、半透明部分を含む被測定物の場合、その表面に白色パウダー等の反射コート材を塗布して内部散乱光の発生を規制することで、図７（ａ）に示すようなプロファイル６１に近づける方法が取られている。
【００３６】
ところで、非偏光は、あらゆる方向の直線偏光が複合した状態であり、直線偏光は右方向に旋回（第１旋回方向）する円偏光（以下、右円偏光）と、左方向に旋回（第２旋回方向）する円偏光（以下、左円偏光）とが重なった状態に置換することができる。円偏光は、屈折率が低い物質から高い物質へ入射するとき、つまり反射するとき、その旋回方向が反転する性質を有する。
【００３７】
図８は、円偏光の表面反射及び内部散乱を説明するための模式図である。図８に示すように、例えば入射光が右円偏光である場合、これが試料面で表面反射されると、その反射光は左円偏光に反転する。なお、右円偏光（又は左円偏光）は、非偏光を、右旋回円偏光板（又は左旋回円偏光板）を通過させることにより生成することができる。これに対し、右円偏光が試料面の内部で粒子に反射・屈折（内部散乱）されると、放射される円偏光の旋回方向は不揃いなものとなり、実質的に非偏光となる。
【００３８】
図９は、半透明の被測定物における円偏光の反射状態を模式的に示した説明図である。右円偏光が試料面に入射した場合、表面反射分については上述の通り左円偏光に反転する。一方、内部散乱分については、内部反射の回数によって旋回方向が異なる状態で外部へ放射される。すなわち、試料面の内部へ入り込んだ右円偏光のうち、試料内部で屈折のみを繰り返して放射されるものは右方向旋回が保存され、内部反射回数が奇数回のものは左方向旋回に反転し、内部反射回数が偶数回のものは右方向旋回に戻って放散される。この結果、内部散乱分は旋回方向が不揃いな円偏光となる。このことは、入射光が左円偏光、或いは非偏光であっても実質的に同じである。
【００３９】
本発明は、以上のような表面反射光と内部散乱光との偏光状態の相違を利用して、内部散乱光を減衰させることで、投影像ＳＰの滲みｎを抑制し、半透明試料面への反射コート材の塗布を省き得るようにするものである。この点を、本発明の原理を示す図１０、図１２に基づいて説明する。
【００４０】
図１０は、直線偏光板を用いる態様の原理を示す模式図である。非偏光が一定の入射角をもって試料面に入射したとき、その表面反射光はＳ偏光となり、内部散乱光は非偏光となることは前述した通りである。そこで、表面反射光及び内部散乱光が受光部で受光される光路上に、Ｐ偏光成分を吸収することが可能な直線偏光板を配置すれば、表面反射光と内部散乱光のＳ偏光成分とが受光される状態を形成することができる。つまり、内部散乱光だけを減衰させた状態で、表面反射光に由来するＳ偏光を受光部で受光させることができる。
【００４１】
図１１は、上記のような直線偏光板を半透明の被測定物と受光部との間に配置した場合の、スリット光投影像ＳＰの断面輝度プロファイルを示すグラフである。この場合、図７（ａ）に示すＳ偏光成分のみのプロファイル６１とまでは行かないものの、図７（ｂ）に示したプロファイル６２に比べて、ブロードさが緩和されたプロファイル６３を得ることができる。これは、直線偏光板により内部散乱光のＳ偏光成分を除く成分が減衰されることが要因である。従って、投影像ＳＰの滲みｎが抑制された画像を受光部で取得させることができる。
【００４２】
図１２は、円偏光板を用いる態様の原理を示す模式図である。右円偏光（又は左円偏光）が一定の入射角をもって試料面に入射したとき、その表面反射光は左円偏光（又は右円偏光）となり、内部散乱光は非偏光となることは前述した通りである。そこで、右円偏光（又は左円偏光）の入射光をつくるために、右旋回円偏光板（又は左旋回円偏光板）を投光部と被測定物との間の光路上に配置する。また、表面反射光である左円偏光（又は右円偏光）をパスさせる一方で、内部散乱光の右円偏光（又は左円偏光）を減衰させる目的で、被測定物と受光部との間に左旋回円偏光板（又は右旋回円偏光板）を配置する。これにより、内部散乱光だけを減衰させた状態で、表面反射光に由来する左円偏光（又は右円偏光）を受光部で受光させることができる。
【００４３】
以下、上述した本発明の原理を適用した具体的実施形態について説明する。図１３は、直線偏光板を用いる場合の測定ヘッド部Ｈ１の構成を示すブロック図である。この測定ヘッド部Ｈ１は、被測定物１００のスリット光を投光する投光部２と、被測定物１００からの反射光を受光する受光部３と、被測定物１００と受光部３との間の光路上に配置された直線偏光板４１とを含み、該測定ヘッド部Ｈ１を制御する制御部５０が備えられている。
【００４４】
投光部２は、非偏光の光を発する光源２０と、この光源２０が発した光をスリット光に変換する変換部材（図略）とを主に含む。光源２０は、例えばＬＤ（Laser diode）、ＬＥＤ（Light-emitting diode）又はランプ等の点光源である。また、前記変換部材は、例えばシリンドリカルレンズ、円柱レンズ或いはスリット板等である。投光部２から被測定物１００へ測定光（スリット光）を投光する投光軸Ａ１は、被測定物１００の法線に対して所定角度（例えば４５度）だけ傾けられている。
【００４５】
受光部３は、撮像素子３０と、この撮像素子３０の受光面にスリット光を含む被測定物１００からの反射光を結像させる受光光学系とを含む。撮像素子３０は、例えばＣＣＤ（Charge coupled device）エリアセンサのような２次元撮像センサである。前記受光光学系は、絞りや結像レンズ等を含む。この受光部３の受光軸Ａ２は、被測定物１００の法線方向とされている。
【００４６】
なお、投光軸Ａ１を被測定物１００の法線方向に配置する一方で受光軸Ａ２を法線に対して傾ける配置、或いは投光軸Ａ１及び受光軸Ａ２の双方を被測定物１００の法線に対して傾ける配置としても良い（以下の実施形態でも同じ）。しかし、撮像素子３０の受光面が被測定物１００に対して傾いていると「あおり」によって撮影画像に台形歪みや焦点ムラが生じるため、図例のように受光軸Ａ２を法線方向とし、撮像素子３０の受光面を被測定物１００に正対させることが望ましい。
【００４７】
直線偏光板４１は、ニコルプリズム、グラントムソンプリズム、ウォラストンプリズム等の偏光プリズムや、ポーライド高分子膜に二色性をもたせた偏光シート等からなり、非偏光から特定の直線偏光を分離（ここではＰ偏光成分を吸収）する機能を有する。直線偏光板４１は、被測定物１００と受光部３との間に、その透過軸の方向が投光軸Ａ１と受光軸Ａ２とを含む面に対して略垂直な方向となるように光路上に配置される。これにより、電界方向が反射面（被測定物１００の表面）と垂直方向で、投光軸Ａ１と受光軸Ａ２とを含む面に対しては平行方向となるＰ偏光成分は、直線偏光板４１に吸収されるようになる。一方、電界方向が投光軸Ａ１と受光軸Ａ２とを含む面に対して垂直方向となるＳ偏光成分は、直線偏光板４１を透過する。
【００４８】
制御部５０は、ＣＰＵ（Central processing unit）や各種回路等を含み、光源２０の発光動作、撮像素子３０の撮像動作などを制御する。この制御部５０の構成については、図１７に基づき後記で詳述する。
【００４９】
このような測定ヘッド部Ｈ１によれば、先に図１０に基づき原理を説明した通り、直線偏光板４１の設置により、Ｓ偏光成分が支配的な表面反射光と、内部散乱光のうちのＳ偏光成分のみとが撮像素子３０へ導かれるようになる。すなわち、被測定物１００の内部散乱光だけを減衰させた状態で、表面反射光に由来するＳ偏光成分を撮像素子３０で受光させることができる。これにより、表面反射光と内部散乱光との輝度レベル差が大きくなることから、撮像素子３０の出力信号において表面反射光と内部散乱光とを分離し易くなる。例えば、両者の輝度レベルの中間に閾値を設定し、当該閾値以下の輝度レベル信号を除去することで、表面反射光に由来する輝度信号だけを抽出することができる。
【００５０】
図１４は、円偏光板を用いる場合の測定ヘッド部Ｈ２の構成を示すブロック図である。この測定ヘッド部Ｈ２は、被測定物１００のスリット光を投光する投光部２と、被測定物１００からの反射光を受光する受光部３と、投光部２と被測定物１００との間に配置され、測定光（スリット光）を右円偏光にして被測定物１００に照射させる右旋回円偏光板４２（第１光学部品；第１円偏光板）と、被測定物１００と受光部３との間に配置され、被測定物１００からの反射光のうち左円偏光を受光部３へ導く左旋回円偏光板４３（第２光学部品；第２円偏光板）とを含む。投光部２及び受光部３は、上記実施形態と同じ構成であるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
右旋回円偏光板４２及び左旋回円偏光板４３は、左右いずれかの円偏光を吸収する性質を有する光学部品であって、右旋回円偏光板４２は、投光部２から放射された非偏光の測定光を右円偏光の測定光に変換する役目を果たす。また、左旋回円偏光板４３は、測定物１００からの反射光のうち、表面反射光である左円偏光を透過させる一方で、内部散乱光の左円偏光以外の成分を減衰させる役目を果たす。なお、左旋回円偏光板４３を投光部２の側に、右旋回円偏光板４２を受光部３の側に配置するようにしても良い。
【００５２】
このような測定ヘッド部Ｈ２によれば、先に図１２に基づき原理を説明した通り、先ず投光部２から放射された非偏光が右旋回円偏光板４２を通過することにより、右円偏光がつくられる。かかる右円偏光は、測定物１００での表面反射により左円偏光に反転するが、この表面反射に由来する左円偏光は左旋回円偏光板４３を透過して撮像素子３０へ導かれる。これに対し、受光軸Ａ２方向へ向かう内部散乱光は、左旋回円偏光板４３で右円偏光成分が吸収され、左円偏光成分のみが撮像素子３０へ導かれることとなる。
【００５３】
ここで、右旋回円偏光板４２及び／又は左旋回円偏光板４３として、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板を用いることが望ましい。例えば上記の直線偏光板と１／４波長板のような位相差板とが組み合わされて成る部材である。このような透過型偏光板は汎用品として存在するため、測定ヘッド部Ｈ２を簡単且つ安価に構成できる。この場合、右旋回円偏光板４２及び左旋回円偏光板４３の双方を、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板で構成し、且つ、双方の直線偏光板が同一偏光方向の偏光を透過させるものを選択することが望ましい。図１５は、このケースにおける動作を説明するための模式図である。
【００５４】
図１５に示すように、右旋回円偏光板４２が直線偏光板４２１と位相差板４２２とで構成され、左旋回円偏光板４３が直線偏光板４３１と位相差板４３２とで構成され、且つ、双方の直線偏光板４２１、４３１の偏光方向が同一とされている場合を考える。右旋回円偏光板４２に非偏光が入射されると、直線偏光板４２１にて特定方向の偏光成分が透過され、この特定方向の偏光成分について位相差板４２２にて右円偏光がつくられる。すなわち、様々な位相の右円偏光が複合した右円偏光群ではなく、位相が一定範囲に制限された右円偏光がつくられる。
【００５５】
かかる右円偏光が被測定物１００で反射されると、表面反射光は左円偏光に反転するが、全体として反射光は内部散乱光を含むため、様々な位相を含む円偏光群となってしまう。しかし、この円偏光群が左旋回円偏光板４３の位相差板４３２を通過して様々な向きの直線偏光とされた後、直線偏光板４３１を通過することで、右円偏光が除去されると共に、左円偏光のうち表面反射光と同位相の左円偏光以外を除去することができるようになる。このため、内部散乱光を効果的に減衰させることができる。
【００５６】
以上の通り、この測定ヘッド部Ｈ２によっても、被測定物１００の内部散乱光だけを減衰させた状態で、表面反射光に由来する左円偏光を撮像素子３０で受光させることができる。従って、先の実施形態と同様に、表面反射光と内部散乱光との輝度レベル差が大きくなることから、撮像素子３０の出力信号において表面反射光と内部散乱光とを分離し易くなる。例えば、両者の輝度レベルの中間に閾値を設定し、当該閾値以下の輝度レベル信号を除去することで、表面反射光に由来する輝度信号だけを抽出することができる。
【００５７】
図１６は、同じく円偏光板を用いる場合の測定ヘッド部Ｈ３の構成を示すブロック図である。この測定ヘッド部Ｈ３は、被測定物１００のスリット光を投光する投光部２と、被測定物１００からの反射光を受光する受光部３と、投光部２と被測定物１００との間に配置され、測定光（スリット光）を右円偏光にして被測定物１００に照射させる右旋回円偏光板４４（第１光学部品；第３円偏光板）と、被測定物１００と受光部３との間に配置され、被測定物１００からの反射光のうち左円偏光を反射して受光部３へ導く反射型円偏光板４５（第２光学部品；第４円偏光板）とを含む。
【００５８】
この測定ヘッド部Ｈ３が図１４の測定ヘッド部Ｈ２と相違する点は、受光部３側に配置される円偏光板が、図１４では透過型のものであるのに対し、図１６では反射型のものが採用されている点のみである。換言すると、測定ヘッド部Ｈ２では、旋回方向が異なる２つの円偏光板が用いられるのに対し、この測定ヘッド部Ｈ３では、旋回方向が同じである２つの円偏光板が用いられている。
【００５９】
右旋回円偏光板４４としては、図１４の右旋回円偏光板４２と同じものを用いることができる。反射型円偏光板４５は、コレステリック液晶板等からなり、右円偏光（第１旋回方向の円偏光）を透過させる一方で左円偏光（第２旋回方向の円偏光）を反射させる特性を有する偏光板である。
【００６０】
図１７は、反射型円偏光板４５の一例としてのコレステリック液晶板の構造を示す模式図である。図示するようにコレステリック液晶は、棒状の分子が幾重にも重なる層状の構造をもち、各層内ではそれぞれの分子が一定方向に配列している。このようなコレステリック液晶は、層状の構造を持たずに平行配列しているネマチック液晶に、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤と呼ばれる添加剤を加え、螺旋状の旋光性構造（コレステリック相）を持たせることで作製される。このコレステリック液晶の捩れ方向と同一方向に旋回する円偏光は、該コレステリック液晶板を透過する。一方、コレステリック液晶の捩れ方向と逆方向に旋回する円偏光に対しては、該コレステリック液晶板は屈折率が周期的に変化するブラッグ反射膜となる。
【００６１】
ここでは、捩れ方向が右方向であるコレステリック液晶板からなる反射型円偏光板４５が用いられる。これにより、表面反射光に由来する左円偏光は反射型円偏光板４５で反射され、撮像素子３０に向かわされる。また、内部散乱光は、右円偏光成分が反射型円偏光板４５を透過する一方で、左円偏光成分は反射型円偏光板４５で反射されて撮像素子３０に向かわされる。従って、被測定物１００の内部散乱光を減衰させつつ、表面反射光に由来する左円偏光を減衰させることなく撮像素子３０で受光させることができる。
【００６２】
なお、直線偏光板と位相差板とが組み合わされた円偏光板を用いると、これを透過する円偏光は、特定の位相をもつ円偏光に制限されるようになる。従って、撮像素子３０で受光される光量が低いレベルとなる。これに対し、コレステリック液晶板のような反射型円偏光板４５を用いれば、同じ回転方向の様々な位相をもつ円偏光が反射されるので、光量は比較的高いレベルとなる。従って、利用できる光量を多くする観点において、この測定ヘッド部Ｈ３の構成は、先の測定ヘッド部Ｈ２よりも優位性をもっている。
【００６３】
続いて、携帯型三次元測定装置１の電気的構成について説明する。図１８は、携帯型三次元測定装置１の電気的構成を示すブロック図である。携帯型三次元測定装置１は、上述した光源２０及び撮像素子３０の他、外部インターフェイス部１５と制御部５０とを備えている。
【００６４】
外部インターフェイス部１５は、ＵＳＢ端子１４を介して、当該携帯型三次元測定装置１とパーソナルコンピュータ等の外部装置１６とをデータ通信可能に接続するためのインターフェイスである。
【００６５】
制御部５０は、発光制御部５１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５２、ＡＤコンバータ５３、デジタル演算処理部５４、画像用フレームメモリ５５及びＣＰＵ５６を含んで構成されている。
【００６６】
発光制御部５１は、光源２０の発光動作を制御するものである。光源２０として例えばレーザ光源が選ばれた場合、この発光制御部５１は、レーザ発振を行わせるためのレーザ駆動回路を含んで構成される。
【００６７】
タイミングジェネレータ５２は、ＣＰＵ５６から与えられる基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等）を生成して撮像素子３０に出力し、撮像素子３０の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスをＡＤコンバータ５３に出力することにより、ＡＤコンバータ５３におけるアナログ／デジタル変換動作を制御する。
【００６８】
ＡＤコンバータ５３は、撮像素子３０から出力されるアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、タイミングジェネレータ５２から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット（例えば１２ビット）からなるデジタルの画像信号に変換する。なお、ＡＤコンバータ５３には、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路及びクランプ回路等が備えられている。なお、ＡＤコンバータ５３は、撮像素子３０に備えられていても良い。
【００６９】
デジタル演算処理部５４は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等からなり、ＡＤコンバータ５３から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路、ホワイトバランス制御回路、ガンマ補正回路等を備えて構成されている。なお、これら信号処理は、ＡＤ変換前のアナログ信号の段階で行うようにしても良い。
【００７０】
画像用フレームメモリ５５は、ＲＡＭ（Random Access memory）等からなり、撮像素子３０により撮像されたフレーム画像テータが格納される。なお、デジタル演算処理部５４へ取り込まれた画像データは、撮像素子３０の読み出しに同期して画像用フレームメモリ５５に一旦書き込まれ、以後この画像用フレームメモリ５５に書き込まれた画像データにアクセスして、デジタル演算処理部５４の各回路ブロックにおいて処理が行なわれる。
【００７１】
また、デジタル演算処理部５４は、被測定物１００の三次元形状を求めるための演算処理を行う機能を備えていても良い。かかる演算処理機能を当該携帯型三次元測定装置１に具備させず、或いは具備させつつ、画像用フレームメモリ５５に書き込まれた画像データを、外部インターフェイス部１５を介して外部装置１６にダウンロードさせ、外部装置１６において三次元形状を求めるための演算処理を行わせるようにしても良い。さらに、このデジタル演算処理部５４に、表面反射光と内部散乱光とを分離する輝度レベル閾値を設定しておき、かかる閾値を用いて内部散乱光に由来する輝度レベル信号を除去する一方で、表面反射光に由来する輝度信号を抽出する処理を行わせることが望ましい。
【００７２】
ＣＰＵ５６は、図略の操作部から与えられる操作信号に従い、発光制御部５１、タイミングジェネレータ５２及びデジタル演算処理部５４の動作を制御する制御信号を生成するものである。
【００７３】
次に、デジタル演算処理部５４若しくは外部装置１６において実行される、三次元形状を求めるための演算処理の一例を、図１９のフローチャートに基づいて説明する。先ず、デジタル演算処理部５４若しくは外部装置１６内の演算処理部により、三次元形状を求めるための画像解析の対象となるフレーム画像データが読み出される（ステップＳ１）。
【００７４】
続いて、フレーム画像に含まれているスリット投影像ＳＸｐ、ＳＹｐの部分を抽出する処理が行われる（ステップＳ２）。具体的には、スリット投影像ＳＸｐ、ＳＹｐに相当する画像上のエッジを抽出するフィルタ処理が行われる。エッジ抽出のためのフィルタとしては、例えば微分フィルタ、ソーベルフィルタ、勾配フィルタ、ラプシアンフィルタ等を用いることができる。
【００７５】
次に、スリット投影像ＳＸｐ、ＳＹｐ内に、一本のライン（重心スリット）を定義する処理が行われる（ステップＳ３）。これは、合焦されたスリットの投影像とはいえ、一定の幅を持っていることから、スリット投影像ＳＸｐ、ＳＹｐのどの部分について段点若しくは断点等を求めるのかを特定する必要があるためである。このライン定義としては、スリット投影像ＳＸｐ（ＳＹｐ）の幅方向における輝度分布を求め、その重心ライン（重心スリット）を算出する方法を採用することができる。
【００７６】
このようにして求められた重心スリットについて、段点若しくは断点が求められる。この段点若しくは断点間の画像上の距離を被測定物が持つ奥行きプロファイルとして求め、これをスリット光の投光角α（図２（ｃ）参照）に応じたスケールに変換する（ステップＳ４）。これにより、被測定物におけるスリット投影像ＳＸｐ、ＳＹｐ（重心スリット）が投影されたラインの断面が求められることとなる。
【００７７】
上記の奥行きプロファイルに基づき、被測定物の様々な画像表示が可能となる。例えば、デイスプレイにＸ方向、Ｙ方向の投影ラインの奥行きプロファイル画像を表示させることができる（ステップＳ５）。さらに、段差等がどの程度の長さであるのかをユーザに判読させるために、スケール画像を付随的に追加表示させることができる（ステップＳ６）。
【００７８】
その後、ユーザの指示を受け付けて、重心スリットの特定領域の段差、隙間等の寸法が求められる（ステップＳ７）。例えば、２つの段点の指定を受け付け、その段点間の寸法を求めたり、領域指定を受け付け、その領域内において最も突出している点を求めたりする処理が実行される。しかる後、次のフレーム画像について三次元形状解析を行うか否かが確認される（ステップＳ８）。続けて解析が行われる場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。解析が行われない場合（ステップＳ８でＮＯ）は、処理が終了される。
【００７９】
以上、本発明に係る三次元測定装置及び携帯型計測器の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記［１］〜［６］のような変形実施形態を取ることができる。
【００８０】
［１］上記実施形態では、被測定物１００からの反射光のうち内部散乱光を減衰させる一方で、表面反射光に由来する偏光を受光部３へ導く光学部品として、直線偏光板と円偏光板とを例示した。これらの例示以外にも、同様な光学的機能を有する光学部品であれば、これを採用することができる。また、円偏光板の例として、直線偏光板と位相差板との積層体からなる透過型偏光板と、コレステリック液晶板からなる反射型円偏光板を例示したが、これ以外の各種円偏光フィルタ機能を有する円偏光板を用いることができる。
【００８１】
［２］上記実施形態では、受光部３に２次元撮像センサ（撮像素子３０）を配置する例を示した。これに代えて、１次元撮像センサと、この１次元撮像センサに対して光像をつくる受光レンズ及びガルバノミラー（駆動ミラー）とを含む受光部３としても良い。
【００８２】
［３］上記実施形態では、投光部２がスリット光を被測定物１００に向けて照射する光切断法を例示した。これ以外に、被測定物にパターン光を照射するパターン投影法等にも本発明は適用することができる。また、ステレオカメラとマーカーを用いた三次元形状測定にも、本発明を適用することができる。
【００８３】
［４］携帯型三次元測定装置１に、小型の液晶表示部等を設け、操作ナビゲート情報を表示させたり、測定状況を表示させたり、或いは三次元形状の測定結果等を表示させるようにしても良い。このような表示部は、本体ハウジング１０のヘッドハウジング部１１、又は中間ハウジング部１２に設けることが望ましい。
【００８４】
［５］上記実施形態では、本発明に係る三次元測定装置を、携帯型三次元測定装置１の測定ヘッド部Ｈ１〜Ｈ３に組み込む例を示した。測定ヘッド部Ｈ１〜Ｈ３の組み込み先はこれに限られるものではなく、例えば計測用ロボットハンドの先端、工業用イメージガイドの先端ヘッド、或いは医療用内視鏡の先端ヘッド等に組み込むようにしても良い。
【００８５】
［６］本体ハウジング１０のヘッドハウジング部１１を取り替え自在とし、測定対象に応じた測定ヘッド部を装着できるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る三次元測定装置及び携帯型計測器は、例えば自動車、航空、建築等の工業計測の用途、歯科や外科等の医療用計測の用途、バイオテクノロジー等の研究用計測の用途など、各種の三次元形状測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態に係る携帯型三次元測定装置を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、光切断法の測定原理を説明するための模式図、（ｂ）は、（ａ）の測定系の配置で得られる、被測定物の撮影画像を示す平面図、（ｃ）は、投光軸Ａ１の投光角αを説明するための模式図である。
【図３】被測定物上の投影像を示し、（ａ）は、被測定物が実質的に透光性をもたない材料から成る場合、（ｂ）は、被測定物が透光性をもつ材料から成る場合の投影像をそれぞれ示している。
【図４】直線偏光の表面反射を説明するための模式図である。
【図５】Ｓ偏光成分の反射率（Ｒｓ）、及びＰ偏光成分の反射率（Ｒｐ）の角度依存性を示すグラフである。
【図６】直線偏光の内部散乱光を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図３（ａ）、（ｂ）に示したスリット光投影像ＳＰの断面輝度プロファイルを示すグラフである。
【図８】円偏光の表面反射及び内部散乱を説明するための模式図である。
【図９】半透明の被測定物における円偏光の反射状態を模式的に示した説明図である。
【図１０】本発明の直線偏光板を用いる実施態様の原理を示す模式図である。
【図１１】直線偏光板を半透明の被測定物と受光部との間に配置した場合の、スリット光投影像ＳＰの断面輝度プロファイルを示すグラフである。
【図１２】本発明の円偏光板を用いる実施態様の原理を示す模式図である。
【図１３】直線偏光板を用いる実施形態の測定ヘッド部Ｈ１の構成を示すブロック図である。
【図１４】円偏光板を用いる実施形態の測定ヘッド部Ｈ２の構成を示すブロック図である。
【図１５】測定ヘッド部Ｈ２の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１６】円偏光板を用いる実施形態の測定ヘッド部Ｈ３の構成を示すブロック図である。
【図１７】コレステリック液晶板の構造を示す模式図である。
【図１８】携帯型三次元測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】三次元形状を求めるための演算処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  携帯型三次元測定装置（携帯型計測器）
１０  本体ハウジング
２  投光部（投光手段）
２０  光源
３  受光部（受光手段）
３０  撮像素子
４１  直線偏光板
４２  右旋回円偏光板（第１光学部品；第１円偏光板）
４３  左旋回円偏光板（第２光学部品；第２円偏光板）
４４  右旋回円偏光板（第１光学部品；第３円偏光板）
４５  反射型円偏光板（第２光学部品；第４円偏光板）
５０  制御部
Ａ１  投光軸
Ａ２  受光軸
Ｈ、Ｈ１〜Ｈ３  測定ヘッド部
Ｇ  グリップ部
【図１】
2008281399.tif 000003
【図２】
2008281399.tif 000004
【図３】
2008281399.tif 000005
【図４】
2008281399.tif 000006
【図５】
2008281399.tif 000007
【図６】
2008281399.tif 000008
【図７】
2008281399.tif 000009
【図８】
2008281399.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008281399.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2008281399.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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