(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（１５,３７）の遠近視差のない画像を取得する撮像装置であって、
照明装置（３４）と、
前記対象物（１５,３７）の操作システム（３８）と、
線形画像センサ（２６）を有する線形カメラ（２４）と、
テレセントリック光学対物系（２７）と、を備え、
前記テレセントリック光学対物系（２７）は、前記線形カメラ（２４）と前記対象物（１５,３７）との間に配置された前記対象物（１５,３７）の実像（１６）を形成するための光学アセンブリ（１３）と、前記光学アセンブリ（１３）と前記対象物（１５,３７）との間に配置され、開口部（２１）を有する絞り（２０）と、前記絞り２０と前記対象物（１５,３７）との間に配置されたシリンドリカルレンズ（２３）からなる主レンズとから構成され、
前記絞り（２０）の前記開口部（２１）及び前記光学アセンブリ（１３）を通過する前記シリンドリカルレンズ（２３）の光軸（ＡＯ）は、前記画像センサ（２６）の中心点で、その平面に垂直に交差し、
前記シリンドリカルレンズ（２３）の円筒軸（ＡＣ）は、前記画像センサ（２６）の主軸である前記光軸（ＡＯ）と直交し、
前記シリンドリカルレンズ（２３）は、ガラス板の縁に起因する、前記光軸（ＡＯ）方向に延びるｚ方向に平行な一対の平面を有するとともに、非円筒形状、すなわち一定の半径を有する円筒面の形状とは異なる形状を有する少なくとも１つの光学的分離面を有し、
前記非円筒形状は、前記レンズ（２３）の円柱収差を除去するように計算される、撮像装置。
【請求項２】
一次元平行ビームを生成でき、前記テレセントリック光学対物系（２７）を有する装置であって、
開口部（２１）のある絞り（２０）を有する写真対物系（３３）であって、光源（４２）と前記対象物との間に配置される前記対象物の実像を形成するための写真対物系（３３）と、前記写真対物系（３３）と前記対象物の間に配置されるシリンドリカルレンズ（２３）を含む主レンズと、を含み、
前記シリンドリカルレンズ（２３）は、両凸形状であり、
前記シリンドリカルレンズ（２３）の内部輪郭（４０）は、非円筒形状、すなわち、一定の半径を有する円筒面の形状とは異なる形状、を有する一方、前記シリンドリカルレンズ（２３）の外部輪郭（４１）は前記テレセントリック対物系（２７）の歪みを最大とする半径を有する円筒形状を有し、
前記写真対物系（３３）を通過する前記シリンドリカルレンズ（２３）の光軸は、前記光源（４２）の軸と一致し、
前記シリンドリカルレンズ（２３）の円筒軸は、前記光軸と直交する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記外部輪郭（４１）も非円筒形状を有し、前記非円筒形状は、前記シリンドリカルレンズ（２３）が、実像を形成するための前記写真対物系（３３）の幾何学的歪みに等しくかつ反対の幾何学的歪みを有するように計算される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記シリンドリカルレンズ（２３）は、２つ以上のシリンドリカルレンズで構成され、アクロマートまたはアポクロマートのアセンブリを形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記実像（１６）を形成するための前記光学アセンブリ（１３）は、固定焦点（３３）を有し、取付具（３２）を介してカメラ（２４）の本体（２５）に適合される写真対物系により構成され、
前記固定焦点は、前記センサ（２６）の形式に対して結果として生ずる視野角（Phi）が主レンズ（２３）の開口部（Ａ）の少なくとも８０％をカバーするように選択される、請求項１、請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記実像（１６）を形成するための前記光学アセンブリ（１３）は、可変焦点を有し、取付具（３２）を介してカメラ（２４）の本体（２５）に適合される写真対物系により構成され、
前記写真対物系の焦点距離の範囲は、前記主レンズの前記開口部（Ａ）の１００％をカバーする視野角（Phi）が得られるように選択される、請求項１、請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記照明装置（３４）は、狭いスペクトル帯域を有する発光源を含む、請求項１、および請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記照明装置（３４）が単一色のＬＥＤ光源を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
３００ｍｍより大きい視野を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
使用されるミラーの数に１を加えた数字にほぼ等しい係数だけ、前記装置の全体的なサイズを縮小するように適合された少なくとも１つのミラー（３９）を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ミラー（３９）は、第一表面を有するタイプである、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次シリンドリカルレンズを有するテレセントリック光学対物系を備えた撮像装置に関する。
特に、本発明は、主レンズが単一または複合シリンドリカルレンズからなる新しいタイプのテレセントリック光学対物系であって、一連の技術的構成と共に、線形カメラの使用に基づく撮像システムを構築するのに適する新しいタイプのテレセントリック光学対物系に関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野で知られているように、テレセントリック光学系は、視点が無限に配置されているかのように、遠近効果がほとんどない実像をカメラの取得センサ上に形成することができる対物系である。このようにして、物体のサイズは、少なくともテレセントリック光学系自体の被写界深度によって与えられる距離の範囲において、撮影距離が変化するときに、テレセントリック光学系を介してほぼ一定に現れる。
したがって、本発明の主な応用分野は、画像処理技術でなされる「非接触」測定によって形状およびサイズの幾何学的検査を行う線形カメラの使用に基づく視認システムである。
【０００３】
公知の技術の限界の一つは、現在のテレセントリック光学系のためのフロントレンズまたは主レンズを製造する高いコストおよび困難性によってもたらされる。そのような理由により、３００ｍｍの直径を超えることは稀である。本発明により、そのような構造上の限界を大幅に超えることが可能になる。なぜならば、シリンドリカルな屈折要素の加工により、２０００ｍｍよりも一層大きなサイズを得ることができるからである。したがって、見出された光学的組み合わせは、テレセントリック光学系の使用が推奨されるものの測定領域が３００ｍｍより大きなサイズを有するため実現させることができないすべての場合に適用することができる。
【０００４】
大抵の場合、テレセントリック光学系は、屈折光学系、すなわち、屈折面または球面レンズのみで構成されるシステムでできている。テレセントリック光学系の古典的なスキームは、米国特許第6,324,016号の図１に見出すことができ、新たな参照符号を有する本明細書の図１において近似的に示されている。図１の線図において、主レンズ１２の焦点Ｆに挿入され開口部２１を有する不透明な絞り２０のために、光軸ＡＯに平行である光線１８および光軸ＡＯにほぼ平行な光線１９のみが、いかにして、開口部２１を通過して、観察対象物１５の実像１６を作るのかが分かる。一方、光軸ＡＯに非平行な光１７は、絞り２０によって遮られる。「実像」という用語は、幾何光学法則に従って光線の交点によって形成される画像を意味する。テレセントリック光学系は、Carl Zeissなどの非常によく知られた企業によっても工業的に製造されている。すなわち、テレセントリック光学系は、特殊な対物系として、当技術分野で知られており、視認物体の実像を形成することによって特徴づけられ、遠近視差は実質的に取り消される。つまり、簡略化すると、テレセントリック光学系は、視点が物体自体から無限遠に配置されているかのように、ある物体の見え方を提供するといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第6,324,016号
【０００６】
構造的な観点からは、テレセントリック光学系は、主収束レンズ１２と光学系アセンブリ１３とから構成される。主収束レンズ１２は、しばしば多くの単純なレンズで構成され、観察される物体の前に配置されるアクロマートまたはアポクロマートのアセンブリを形成する。光学系アセンブリ１３は、実像を形成するためのものであり、製造現場では常にテレセントリック光学系１０の本体に一体化される。これは、従来の光学系との比較において、同一の視野を有しながら、構造的サイズがはるかに大きいことを含意する。作動距離ＷＤは、一般に小さく、大抵の場合、フロントレンズの直径と同じオーダーの大きさである。
【０００７】
テレセントリック光学系の全体的なサイズを縮小するための配置、特にミラーを使用して光路を曲げ、結果として全体のサイズをより小さくすることが知られている。そのような構成は、上記米国特許第6,324,016号に開示された発明の一部である。反射屈折のテレセントリックの解決法も知られており、主屈折レンズの代わりに放物面鏡が使用される。このようなテレセントリック光学系は、天体望遠鏡を作るために知られているものと同様の図を有する。反射屈折テレセントリックシステムのより良い実施形態は、軸外放物面鏡を使用することによって得られる。反射屈折テレセントリックの実施形態は、視認システム用に構造的に実用化されておらず、利用可能なテレセントリック光学系は、実質上すべて屈折型である。
【０００８】
一般に、テレセントリック光学系の結像点には、カメラ１１のセンサ１４が配置される。そして、視野に配置された物体１５のデジタル画像を取得する。遠近法効果がほとんど全くない画像を生成する特性により、テレセントリック光学系を幾何学的および寸法検査のための人工視認システムに使用することが可能になり、非接触計測管理システムが得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光学的物理法則に基づいて、テレセントリック光学系では、主レンズ１２（または反射屈折の組み合わせにおけるミラー）のサイズＡは、その撮像される物体のサイズよりも大きいか少なくとも等しくなければならないことは明らかである。現在、テレセントリック光学系（Zeiss）は２４０×２４０ｍｍまでの視野で市販されており、線形カメラと組み合わせると、約３００ｍｍの幅の表面を取得することができる。たとえ、３００ｍｍより大きい主レンズの直径の視野を有するテレセントリックな実施形態を得ることが可能であっても、その構築コストは非常に高く、他の測定システム、例えば機械的な感知器のコストよりも高くなる。大きなテレセントリック光学系の構築に対するさらなる制限は、通常入手可能な屈折構成要素のための光学ガラスのサイズが小さいことによってもたらされる。例えば、５００ｍｍより長い一辺を有する光学ホウケイ酸ガラスSchott BK7でできたブランクは、市場で見つけることは実際不可能である。
【００１０】
主レンズが１６インチ、すなわち４００ｍｍの視野を有するフレネルレンズ（Light Work LCC社）であるテレセントリック光学系の実施形態が知られており、そのような光学系の品質は、メーカによれば、計測検査のために不十分である。主レンズの最小サイズに対する光学物理的制約は、既知のテレセントリック光学系の主な構成限界を決定づけるものであり、高価なカスタム実施形態とは別に、３００ｍｍ以上の視野のためのそのような対物系が利用できないことに言い換えられる。
【００１１】
既知の先行技術の別の限界は、テレセントリック対物系１０の本体と実像１６を形成するための光学アセンブリの統合によって生じる。このような統合は、固定倍率を示唆し、それは修正することができず、テレセントリック光学系によって生成された実像の幅ｄと視野のサイズＤとの間の比によって与えられる。例えば、テレセントリック対物系が１２０ｍｍに等しい視野Ｄを有し、焦点面上に１２ｍｍの実像を生成する場合、それは０.１倍の倍率を有することとなる。このようなテレセントリック光学系を適切に利用するためには、１２ｍｍの対角線を有する撮像センサ付きカメラに接続する必要がある。提供されたアプリケーションに対して適切な技術的特徴を有するカメラセンサの寸法対応欠如のため、または適切なサイズのセンサを備えているが、カメラの性能不足のため効率的な統合を見出すことができない可能性がある。最も広い範囲のセンサ形式を有する多数のカメラの市場の存在によって、テレセントリック光学系の製造業者は、非常に幅広いカタログを利用できるようにすることを余儀なくさせられる。異なる開口部（理論的に到達することができる視野）を、画像センサの非常に多くの形式に適合させるためである。例えば、２０の形式の画像センサと結合するように、１０個の視野開口部を有するテレセントリック光学系の完全なカタログを形成するためには、カタログは１０×２０＝２００個の異なる製品コードを提供しなければならない。
【００１２】
先行技術の不都合を解決し、これらおよびさらなる目的および利点を得るために、出願人は本発明を研究し、実験し、完成させた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、その独立請求項に開示され特徴付けられる。
従属請求項は、本発明の他の特徴または変形を開示する。
特許請求の範囲の全ての請求項は、本明細書の不可欠な部分であることが意図される。
【００１４】
大口径レンズの製造に対する既知の制限ゆえに開口Ａが３００ｍｍより大きいテレセントリック光学系の利用ができないことを克服するために、本出願人は、線形タイプの画像センサ用の新しい光学テレセントリック方式を考案した。図２に示されるように、主レンズ２３はシリンドリカル型のものである。
【００１５】
このような光学系では、レンズ２３はその光軸が画像センサ２６の中心点に垂直に入射するように配置されなければならない。また、レンズの円柱軸ＡＣを線形画像センサ２６に垂直に配置しなければならず、最終的にはその焦線ＬＦが絞り２０の開口部２１に隣接しなければならない。
【００１６】
既知のように、線形カメラによる画像取得は、線形センサへの直交方向に沿って向けられた、対象物（または部品）とカメラとの間の相対走査の動きをすることによって行われる。したがって、走査の動きは、レンズの円柱軸ＡＣと平行に軸Ｙに沿って生じる。
【００１７】
本発明のシリンドリカルレンズを有する光学系スキームは、線形センサによって与えられる軸、すなわち軸Ｘと平行な軸に沿ってのみ、厳密にテレセントリックである（図２、４、５、６参照）。このことから、次のことが実証できる。ある物体の画像が図２に示す光学系を介して線形カメラで取得されると、軸Ｙに平行な動きの走査によって、前記画像は遠近法効果の影響を受けない。そのようなことは、以下の経験的実証によって示される。
【００１８】
図３と同様に一対の物体または要素２８および２９を考慮に入れる。テレセントリック光学系ではない伝統的な光学系を備えたセンサアレイ装置を介して、平面ＸＹ上にある要素２８、２９を垂直線上の高い点から光学的撮影軸を前記垂直線に平行にして撮影して得られる画像は図４に示したものと同様である。このような画像では、遠近効果を備えており、孔３０の内壁および要素２９の側壁３１が部分的に見える。さらに、要素２８および２９の異なる厚さＳ１およびＳ２のために、図４に示す画像における同じ測定値Ｌを有するサイズに関連する視覚的測定値ＭＶＬ１およびＭＶＬ２は異なっており、特にＭＶＬ２＞ＭＶＬ１である。
【００１９】
要素２８、２９の画像を取得するために、線形センサを備え、常に共通の光学系を備えるカメラが使用され、軸Ｙに平行な走査の動きがされると、図５において示されるような画像が得られる。前記画像は、走査方向Ｙに沿って遠近効果が欠如していることが観察され、特にＭＶＬ２＝ＭＶＬ１である。この走査が線形センサによって位置決めされる線に対して直角に、そして光軸に直交する平面上で行われる限り、この事実は、線形走査によって得られる全ての画像に対して常に真である。
【００２０】
ここで、図５に示すように、軸Ｘのみに沿った残余遠近効果を取り消すために、 図２のように配置されたシリンドリカルレンズ２３を設ければ十分である。詳細には、レンズは、その軸ＡＣが線形センサによって与えられる線に直交するように配置しなければならない。このようにして、本発明のテレセントリック光学系２７は、ＸおよびＹに沿った遠近法効果を欠いた画像を生成する。従来のテレセントリック対物系に対する主な違いは、時間的に分離された一連の取得を行って画像形成をもたらす走査を必要とせずに、瞬間的に画像を生成することである。
【００２１】
２３のようなシリンドリカルレンズは、方向Ｙに特に薄くすることができる。例えば、厚さＬＬは、１〜６０ｍｍの間である。このようにして、このタイプのレンズブランクは、良好な光学的品質を有する同じ厚さの市販のガラス板からウォータージェット切断によって容易に得ることができる。色分散が小さいクラウンガラスで作られ、約６０００×３０００ｍｍのサイズのガラス板を市場で見つけることができるため、大きな開口を有するシリンドリカルレンズのブランクを容易に製造することができる。市販のガラス板（非限定的な例として、Schott BOROFLOAT（登録商標）33、Schott SUPREMAX（登録商標）33、Corning PYREX（登録商標））が厳密には光学ガラスに分類されていなくても、これらは本発明のテレセントリック光学系を製造するのに十分優れた透明性、屈折率などの光学的特性を有している。
【００２２】
本発明のテレセントリック光学系２７の一実施形態によれば、球面レンズが球面収差の影響を受けるのと同様にシリンドリカルレンズが円柱収差の影響を受けるという問題を解決するために、レンズ２３は一方の面が適切な「非シリンドリカルな（非円筒形状の）」輪郭（図９）で形成されており、レンズ２３の偏角が有利に与えられている。出願人によって計算された非シリンドリカルな輪郭は、「レイトレーシング（光線追跡法）」シミュレーションおよび２つの生成されたプロトタイプの両方において優れていることが証明されている。すなわち、それらは開口部が５００ｍｍで焦点が１０００ｍｍの２つのシリンドリカルレンズであり、行われた検査において、実質的に円柱収差がないこととなった。
【００２３】
当技術分野で知られているように、シリンドリカルレンズ、すなわち円筒面によって画定されるレンズには、円柱収差がある。そして円柱収差は、レンズの光軸に平行にレンズへ入射する光線の結像点の、焦点周りの分散に存する。このような収差は、球面レンズ、すなわち球面によって区切られたレンズの球面収差と等価である。円柱収差を除去することを可能にする幾何学的形状は、既知の数値計算プログラムを用いて計算することができる。
【００２４】
有利な解決法として、主レンズ２３に対して、両凸形輪郭（図９）を採用する方法があり、その方法では、内部輪郭４０が非シリンドリカルである一方、外部輪郭４１は、シリンドリカル型であり、テレセントリック対物系２７の歪みを最大にするような半径を有する。さらなる改善が外部輪郭４１についても非シリンドリカルな輪郭を採用することによりもたらされる。非シリンドリカルな輪郭は、実像１６を形成するための光学アセンブリの幾何学的歪みと等しく且つ反対の幾何学的歪みを主レンズ２３が有するように計算される。このようにして、遠近視差を除去することに加えて幾何学的歪みもなく、非接触光学チェック用途に大きな利点を有するテレセントリック光学系を得ることが可能である。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態は、シリンドリカルレンズ２３を２つ以上の要素の組成として作ることで、アクロマートまたはアポクロマート型の光学アセンブリを形成することで得られる。
【００２６】
本発明のテレセントリック対物系２７の非常に有利な実施形態は、実像１６を形成するための光学アセンブリ１３を、同じ機能を実行する既知のタイプの適切に選択された写真対物系３３に置き換えるものである。そのような変形を導入するために、本発明の光学的構成において、機械的取付要素３２が写真対物系とカメラ本体２５との間に追加されなければならない。
【００２７】
このような変形では、写真光学系３３の調節可能な絞りが、第１の上述の実施形態の開口部２１を有する絞り２０に置き換わり、それによって構造の簡素化を得る。
【００２８】
対物系３３の焦点を適切に選択することによって、主レンズの開口部Ａをカメラの画像取得センサの異なる形式に適合させることができる。写真対物系の挿入により画像形成のための光学アセンブリ１３の互換性を導入することによって、視野の所与のサイズに対するテレセントリックな製品コードの数が大幅に減少し、これにより従来技術の製品コードの増大の制限を超克できる。
【００２９】
実像１６を形成するための写真光学系３３として、ズーム対物系を挿入することにより、さらなる改良が得られる。これにより、フロントレンズ２３の最大開口Ａまたは所望の視野（開口Ａよりも狭い）のいずれかで、画像センサ２６の複数の形式を最適に適合させることが可能となる。
【００３０】
従来技術に対して、実像を形成するためのアセンブリとして市販の写真光学系３３を使用する利点は複数あり、以下に要約する。
【００３１】
・異なる形式の画像センサを有する複数のカメラを主レンズ２３の開口部Ａに適合させるか、またはＡより小さい所望の視野を取得して、取得された画像の解像度を最大化する可能性。
・焦点調節を容易にする可能性。
・光学系３３の絞りに作用することにより被写界深度を調節する可能性。
・本発明のテレセントリック光学系の所与の開口部に対して単一の製品コードを有する可能性。
【００３２】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、添付の図面を参照して、非限定的な例として提供される複数の実施形態の以下の説明から明白になるであろう。添付の図面は以下を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、従来のテレセントリック対物系の概略図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る本発明のシリンドリカル型の主レンズ２３を示し、本実施形態によれば、シリンドリカルレンズは、円柱収差を除去するための非シリンドリカルな輪郭を有する。さらに、レンズ２３は、色収差などの他の形態の収差を低減するための多くの要素から構成される。
【図３】図３は、前述した本発明の操作を示す。
【図４】図４は、前述した本発明の操作を示す。
【図５】図５は、前述した本発明の操作を示す。
【図６】図６は、カメラ２４のセンサ２６上に実像１６を形成するためのアセンブリとして、既知のタイプの写真光学系３３を含む、本発明のさらなる実施形態を示す。この図は、光学系３３とカメラ本体２５との接続部にアダプタ取付具を含む。
【図７】図７は、非限定的な例として、「視認システム」として当技術分野で知られる、画像を取得して処理するための本発明を含む一般的な装置を示し、装置は、遠近視差がほとんどない画像を生成する特性を利用して、幾何学的、寸法的および計量的チェックを行う。
【図８】図８は、非限定的な例として、広い視野を有する一般的な画像取得および処理装置を示す。本図では、第一表面を有する２枚のミラーが挿入され、光路を３つの部分に折り、本発明を含む装置のサイズを幅広く含むことができる。
【図９】図９は、非限定的な例として、一次元平行ビームを生成するためのシステムとして本発明の光学系の応用を示し、これは、３Ｄ画像取得ソリューションに使用するのに適しており、この種の既知のシステムと比べて、より良い性能を有する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
「第一表面を有するミラー」という用語は、反射面が正面に配置されたミラーを意味する。その結果、入射光と反射光がミラー本体を構成するガラスを横切らない。
【００３５】
すべての図において、図面をより明確にするために、また、包含要素および支持要素が本発明に関して革新的ではないため、描かれた構成要素を支持する要素は省略されていることに留意しなければならない。いずれにしても、支持要素及び包含要素は、本発明を実際に行うために必要であり、当業者は、本明細書に含まれる全ての情報に基づき、本発明を実施することができる。
【００３６】
本明細書に記載されたシリンドリカルレンズ２３を有するテレセントリック光学系２７は、本発明の範囲から逸脱することなく、部品の修正および/または追加が可能であることは明らかである。
【００３７】
本発明は特定の例を参照して説明されているが、この分野の当業者は、特許請求の範囲に記載され、それによって定義された範囲内にある特徴を有するテレセントリック光学系の多くの他の同等の実施形態を確かに作ることができるであろう。
【００３８】
図７は、産業用大量生産環境に置かれた様々な種類の要素の画像を取得するための装置３５の一部を模式的に示している。この装置は、本発明のテレセントリック光学系２７と、照明システム３４と、ベルト式搬送システム３８と、カメラ２４とを備える。シリンドリカルレンズ２３が単純なタイプであれば、照明３４は狭いスペクトル帯域の単色、例えば、４０ｎｍの波長帯域で、色度が欠如し、それゆえに鮮明な画像を得ることができる。従って、ＬＥＤ光源を有し単一色の発光をする発光体、またはほぼ単色発光の蛍光管（ナトリウム、アルゴン、ネオンなど）に基づく発光体を使用することが有利である。ベルトは、部品３７を移動させる。ベルト３８の所定間隔の前進に続き、プーリー（図示せず）を介してベルト３８に結合されたエンコーダは、カメラ２４への多数の画像ラインの獲得を行わせるための一連のパルスを生成する。一連のバイナリワード（バイト）として形成された画像ラインを含むカメラ信号は、通信ポートを介してプロセッサのＲＡＭ記憶装置に取り込まれる。ラインの集合は、対物系２７のディジタル画像を形成する。
このような画像では、物体は視差を欠いているように見える。したがって、画像自体を処理することによって、部品３７の一連の測定値を抽出することが可能である。例えば、孔の数と位置、各孔の直径、部品サイズである。
【００３９】
本発明を成すのにシリンドリカルレンズ２３を使用することは、得られるテレセントリック光学系の体積を、特にＹ方向に沿って縮小するという点でも、従来技術に対して有利である。大型の（例えば、開口Ａが１メートルに等しい）シリンドリカルレンズを比較的容易に作成できることは、いずれにしても、本発明を軸Ｚに沿って、図５における光軸に平行に非常に大きくできる。
【００４０】
軸Ｚに沿ったサイズを縮小するために、平面ミラーを使用して、図８に示すように、光路をある回数折ることができる。例えば、２枚のミラーを使用することによって、光路を３つの部分に分割することが可能となり、本発明の全体的な空間的サイズが大幅に縮小される。出願人の経験によれば、光輪および二重画像の形成を避けるために、第一表面鏡を使用することが望ましい。さらに、取得すべき物体の画質の劣化/減衰を防ぐために、３枚以上のミラーを導入しないことが望ましい。
【００４１】
図９を参照して、そこに示されている新しい光学系は、完全に平行な発光線、すなわち、平行な光線の伝播で構成される線を生成するために使用することができる。
【００４２】
３Ｄマッピング画像のための既知の技術は、発光線の発生器（典型的にはレーザ）の使用、および３Ｄマッピングされる物体上に投影された発光線を所定の角度から撮影するカメラの使用に基づく。典型的には、発光線の光軸は、対象面に垂直に入射する一方、３Ｄプロファイル取得カメラの光軸は、当該面に対する法線に対して２０〜４０度傾斜している。この場合、重要な先行技術の限界は、発光線を形成する光線の発散である。そのような発散により、光は、光軸の外側に配置された閉じた凹部４６の底部に到達することができない。発光線の光軸から離れるほど、発光線は、窪み（例えば、孔）の底部により深く到達することができなくなる。図９は、本発明の光学系を使用することで、光軸に平行な光線４５内の発光線の視準を得ることができる仕組みを示す。このような光線は、穴の深さとは無関係に、かつ光軸からの距離とは無関係に、止まり穴４６の底部に到達し、発光線４７を形成することができる。それとは反対に、本発明のレンズ２３なしでは、発光線発生器４３（光源４２および光学アセンブリ３３から成る）によって生成された発散光線４４が、同様の止まり穴の底部に到達できない理由が分かる。
【００４３】
３Ｄマッピングされる対象によって投影される発光線を撮影するために、本発明のさらに別のテレセントリック光学系と結合されたアレイカメラが使用された場合、従来の３Ｄスキャナでは一般的にマッピングすることができないような直径に対してかなり深さがある閉じた窪み（例えば、直径３mmおよび深さ１５mmの穴）もまた、マッピングすることができる。したがって、本発明は、既知の３Ｄ走査システムを大幅に改善することができる。
【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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