(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
形状計測対象物に対向させることができるように、前記光源から出射される光の光路に配置された対物レンズと、
開閉状態を個別に制御可能とされた複数のシャッタを二次元的に配置して構成され、前記光源から出射される光の光路上、前記対物レンズの結像面側の焦点位置に配置された二次元シャッタと、
前記二次元シャッタを介して前記形状計測対象物からの反射戻り光を観測する観測手段とを備えていることを特徴とする形状計測装置。
【請求項２】
前記観測手段は、前記二次元シャッタのいずれか一のシャッタを開状態とし、他のシャッタを順次開状態とした場合に、前記形状計測対象物からの反射戻り光が通過するシャッタの位置を観測することを特徴とする請求項１記載の形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を使用して形状を三次元計測する形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の形状計測装置の一例の概念図である。図４中、１は形状計測対象物、２は均一な照明光を下方向に出射する光源、３は光源２の下方に配置されたハーフミラー、４はハーフミラー３の下方に配置されたレンズ、５はＣＣＤカメラである。
【０００３】
この形状計測装置は、光源２から出射された照明光をハーフミラー３及びレンズ４を介して形状計測対象物１の表面に照射し、形状計測対象物１の表面からの反射戻り光をレンズ４及びハーフミラー３を介してＣＣＤカメラ５の受光面に入射し、ＣＣＤカメラ５により形状計測対象物１の表面を撮像し、形状計測対象物１の表面形状を三次元計測するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来の形状計測装置によれば、形状計測対象物１の表面形状の三次元計測を行うことができるが、形状計測対象物１の表面の傾き角の計測を高速に行うことができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑み、形状計測対象物の表面の傾き角の計測を高速に行うことができるようにした形状計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の形状計測装置は、光源と、形状計測対象物に対向させることができるように、光源から出射される光の光路に配置された対物レンズと、開閉状態を個別に制御可能とされた複数のシャッタを二次元的に配置して構成され、光源から出射される光の光路上、対物レンズの結像面側の焦点位置に配置された二次元シャッタと、二次元シャッタを介して形状計測対象物からの反射戻り光を観測する観測手段とを備えているというものである。
【０００７】
本発明によれば、二次元シャッタは、光源から出射される光の光路上、対物レンズの結像面側の焦点位置に配置されているので、光源から出射された光のうち、二次元シャッタを通過して対物レンズから形状計測対象物に照射される光は、光軸に平行な光となる。
【０００８】
ここに、形状計測対象物の表面が光軸に直交している場合には、形状計測対象物の表面からの反射戻り光も光軸に平行となり、常に開状態とされたシャッタを介して観測手段により観測することができる。
【０００９】
これに対して、形状計測対象物の表面が光軸に直交していない場合には、形状計測対象物の表面からの反射戻り光は、光軸に対して傾きをもつことになるので、常に開状態とされるシャッタ以外のシャッタに入射することになる。
【００１０】
そこで、二次元シャッタの所定のシャッタを常に開状態とし、常に開状態とするシャッタ以外のシャッタを順に択一的に開状態とし、形状計測対象物からの反射戻り光が通過するシャッタの位置を観測手段により確認することにより、形状計測対象物の表面の傾き角の計測を高速に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の概念図である。図１中、７４は形状計測対象物、７５は均一照明光を水平方向に出射する光源、７６は光源７５から水平方向に出射された光を下方向に反射するハーフミラーである。
【００１２】
また、７７はハーフミラー７６の下方に配置された投射型の液晶表示パネルからなる二次元シャッタ、７８は二次元シャッタ７７の下方に配置された結像レンズ、７９はハーフミラー７６の上方に配置された結像レンズ、８０は結像レンズ７９の上方に配置されたＣＣＤカメラである。
【００１３】
なお、二次元シャッタ７７は、光源７５から出射される光の光路上、結像レンズ７８の結像面側の焦点位置に配置され、二次元シャッタ７７と結像レンズ７８との間隔は、結像レンズ７８の焦点距離ｆとされている。
【００１４】
このように構成された本発明の一実施形態においては、光源７５から水平方向に出射された均一照明光は、ハーフミラー７６で下方向に反射されて、二次元シャッタ７７に垂直に入射し、二次元シャッタ７７を通過した光は、結像レンズ７８を介して形状計測対象物７４の表面に照射される。
【００１５】
そして、形状計測対象物７４の表面からの反射戻り光は、結像レンズ７８を介して二次元シャッタ７７に入射し、二次元シャッタ７７を通過した光は、ハーフミラー７６及び結像レンズ７９を介してＣＣＤカメラ８０に入射する。
【００１６】
ここに、二次元シャッタ７７は、光源７５から出射される光の光路上、結像レンズ７８の結像面側の焦点位置に配置されているので、光源７５から出射され、二次元シャッタ７７を通過して結像レンズ７８から形状計測対象物７４に照射される光は、光軸に平行な光となる。
【００１７】
そこで、いずれか１個のシャッタを開状態とした場合、形状計測対象物７４の表面が光軸に直交している場合には、形状計測対象物７４の表面からの反射戻り光も光軸に平行となり、開状態とされたシャッタを介してＣＣＤカメラ８０により観測することができる。
【００１８】
これに対して、形状計測対象物７４の表面が光軸に直交していない場合には、形状計測対象物７４の表面からの反射戻り光は、光軸に対して傾きをもつことになるので、開状態としたシャッタ以外のシャッタに入射することになる。
【００１９】
そこで、たとえば、図２に示すように、二次元シャッタ７７の中央のシャッタ８１を常に開状態とし、周辺のシャッタを、たとえば、実線８２に沿って、順に択一的に開状態とする。
【００２０】
ここに、形状計測対象物７４の表面に傾きがなければ、二次元シャッタ７７の中央のシャッタ８１を通過して結像レンズ７８から形状計測対象物７４の表面に向かう光は、形状計測対象物７４の表面で垂直に反射し、二次元シャッタ７７の中央のシャッタ８１を通過して結像レンズ７９を介してＣＣＤカメラ８０に入射することになるので、この場合には、反射戻り光が通過したシャッタとして二次元シャッタ７７の中央のシャッタ８１がＣＣＤカメラ８０により観測されることになる。
【００２１】
これに対して、形状計測対象物７４の表面に傾きがある場合には、図３に示すように、形状計測対象物７４に入射する光８３は、光軸に対して傾いて反射し、結像レンズ７８で集光され、二次元シャッタ７７の周辺のシャッタを通過して結像レンズ７９を介してＣＣＤカメラ８０に入射することになるので、この場合には、反射戻り光が通過したシャッタとして二次元シャッタ７７の周辺のシャッタがＣＣＤカメラ８０により観測されることになる。
【００２２】
このように、本発明の一実施形態によれば、たとえば、二次元シャッタ７７の中央のシャッタ８１を常に開状態とし、周辺のシャッタを順に択一的に開状態とし、形状計測対象物７４の表面からの反射戻り光が通過するシャッタの位置をＣＣＤカメラ８０により観測することにより、形状計測対象物７４の表面の傾き角の計測を高速に行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、二次元シャッタの所定のシャッタを常に開状態とし、常に開状態とするシャッタ以外のシャッタを順に択一的に開状態とし、形状計測対象物からの反射戻り光が透過するシャッタの位置を観測手段により確認することにより、形状計測対象物の表面の傾き角の計測を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の概念図である。
【図２】  本発明の一実施形態が備える二次元シャッタの制御方法を説明するための平面図である。
【図３】  本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。
【図４】  従来の形状計測装置の一例の概念図である。
【符号の説明】
７４…形状計測対象物
７５…光源
７６…ハーフミラー
７７…二次元シャッタ
７８、７９…結像レンズ
８０…ＣＣＤカメラ
【図１】
0003982039.tif 000002
【図２】
0003982039.tif 000003
【図３】
0003982039.tif 000004
【図４】
0003982039.tif 000005