(57)【要約】      （修正有）【課題】精度の高い３次元形状を取得することができる形状測定方法を提供する。【解決手段】第１の画像の第１の画素の情報と、第１の画像とは異なるパターンが投影された第２の画像中で第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、第１の３次元情報から被測定物２の一部の形状を演算する第１の演算部と、第１の画像の第１の画素の情報と、第２の画像の第１の画素に対応する画素の近傍で第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、第２の３次元情報から被測定物２の一部の形状を演算する第２の演算部と、第１の３次元情報から求めた一部の形状と第２の３次元情報から求めた一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の３次元情報の取得を選択する選択部と、３次元情報の取得に用いた画素の組合せに基づいて被測定物２の形状を求める第３の演算部とを含む。【選択図】図１
2016008837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる複数のパターンを被測定物に投影し、
前記複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像し、
前記撮像された前記パターンが投影された前記被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、前記撮像され前記第１の画像とは異なる前記パターンが投影された前記被測定物を含む第２の画像中で前記第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の一部の形状を演算し、
前記第１の画像の第１の画素の情報と、前記第２の画像の前記第１の画素に対応する画素の近傍で前記第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の前記一部の形状を演算し、
前記第１の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状と、前記第２の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択し、
選択された３次元情報の取得に用いた前記画素の組合せに基づいて前記被測定物の形状を求める形状測定方法。
【請求項２】
前記第２の画像中で前記第１の画素に対応する前記画素と前記第２の画素とが隣り合う画素であり、前記第１の画素に対応する前記画素と前記第３の画素とが隣り合う画素である請求項１に記載の形状測定方法。
【請求項３】
前記被測定物の前記一部として、前記被測定物の平らな部分を選択する請求項１または請求項２に記載の形状測定方法。
【請求項４】
前記被測定物を含む画像の複数の部分について、前記比較及び選択を行う請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の形状測定方法。
【請求項５】
前記被測定物の前記一部の形状の比較において、形状の凹凸具合の周波数成分で滑らかさを評価し、高周波成分が少ない３次元情報の取得を選択する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の形状測定方法。
【請求項６】
異なる複数のパターンを被測定物に投影する投影部と、
前記複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像する撮像部と、
前記撮像された前記パターンが投影された前記被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、前記撮像され前記第１の画像とは異なる前記パターンが投影された前記被測定物を含む第２の画像中で前記第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の一部の形状を演算する第１の演算部と、
前記第１の画像の第１の画素の情報と、前記第２の画像の前記第１の画素に対応する画素の近傍で前記第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の前記一部の形状を演算する第２の演算部と、
前記第１の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状と、前記第２の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択する選択部と、
選択された３次元情報の取得に用いた前記画素の組合せに基づいて前記被測定物の形状を求める第３の演算部と、を含む形状測定装置。
【請求項７】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、
作製された前記構造物の形状を測定する請求項６記載の形状測定装置と、
前記形状測定装置によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システム。
【請求項８】
構造物の形状に関する設計情報を作製することと、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作製することと、
作製された前記構造物の形状を請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の形状測定方法で測定することと、
前記形状測定方法によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較することと、を含む構造物製造方法。
【請求項９】
異なる複数のパターンを被測定物に投影する投影部と、前記複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像する撮像部とを備えた形状測定装置のコンピュータに、
前記撮像された前記パターンが投影された前記被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、前記撮像され前記第１の画像とは異なる前記パターンが投影された前記被測定物を含む第２の画像中で前記第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の一部の形状を演算する第１の演算処理と、
前記第１の画像の第１の画素の情報と、前記第２の画像の前記第１の画素に対応する画素の近傍で前記第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し前記被測定物の前記一部の形状を演算する第２の演算処理と、
前記第１の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状と、前記第２の３次元情報から求めた前記被測定物の前記一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択する選択処理と、
選択された３次元情報の取得に用いた前記画素の組合せに基づいて前記被測定物の形状を求める第３の演算処理とを実行させる形状測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定方法、形状測定装置、構造物製造システム、構造物製造方法、及び形状測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の３次元形状を測定する手法として位相シフト法が知られている。この位相シフト法を用いた形状測定装置は、投影部、撮像部、及び演算部を備えている。この投影部は、正弦波状の光強度の分布を有する縞状の光（以下、パターン光という。）を被測定物に投影するとともに、初期位相を例えばπ／２ずつ３回シフトさせる。撮像部は投影部の位置と異なる位置に配置されている。この撮像部は、縞の初期位相が０、π／２、π、３π／２のパターン光が投影された状態で、それぞれ被測定物を撮像する。演算部は、撮像部が撮像した４つの画像における各画素の輝度データを所定の演算式に当てはめ、被測定物の面形状に応じた各画素における初期位相０の縞の位相を求める。そして、演算部は、三角測量の原理を利用して、各画素における縞の位相から被測定物の３次元座標データを算出する。
【０００３】
この位相シフト法を利用した装置は、例えば、特許文献１に開示されている。この装置は、位相シフト法を用いて被測定物の３次元形状を測定する。そして、この装置は、被測定物の３次元形状に基づいて被測定物の欠陥検査を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２３６３１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撮像部が被測定物にある初期位相のパターン光投影して撮像した時と、異なる初期位相のパターンを投影して撮像する時の間にぶれが生じた場合、演算部により算出される被測定物の３次元座標データの精度が低下する。
【０００６】
本発明の態様では、ぶれが生じた場合においても精度の高い３次元形状を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によれば、異なる複数のパターンを被測定物に投影し、複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像し、撮像されたパターンが投影された被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、撮像され第１の画像とは異なるパターンが投影された被測定物を含む第２の画像中で第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算し、第１の画像の第１の画素の情報と、第２の画像の第１の画素に対応する画素の近傍で第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算し、第１の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状と、第２の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択し、選択された３次元情報の取得に用いた画素の組合せに基づいて被測定物の形状を求める形状測定方法が提供される。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、異なる複数のパターンを被測定物に投影する投影部と、複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像する撮像部と、撮像されたパターンが投影された被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、撮像され第１の画像とは異なるパターンが投影された被測定物を含む第２の画像中で第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算する第１の演算部と、第１の画像の第１の画素の情報と、第２の画像の第１の画素に対応する画素の近傍で第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算する第２の演算部と、第１の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状と、第２の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択する選択部と、選択された３次元情報の取得に用いた画素の組合せに基づいて被測定物の形状を求める第３の演算部と、を含む形状測定装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、設計情報に基づいて構造物を作製する成形装置と、作製された構造物の形状を測定する請求項６記載の形状測定装置と、形状測定装置によって得られた構造物の形状に関する形状情報と設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システムが提供される。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、構造物の形状に関する設計情報を作製することと、設計情報に基づいて構造物を作製することと、作製された構造物の形状を請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の形状測定方法で測定することと、形状測定方法によって得られた構造物の形状に関する形状情報と設計情報とを比較することと、を含む構造物製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、異なる複数のパターンを被測定物に投影する投影部と、複数のパターンが投影された被測定物をそれぞれ撮像する撮像部とを備えた形状測定装置のコンピュータに、撮像されたパターンが投影された被測定物を含む第１の画像の第１の画素の情報と、撮像され第１の画像とは異なるパターンが投影された被測定物を含む第２の画像中で第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、該第１の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算する第１の演算処理と、第１の画像の第１の画素の情報と、第２の画像の第１の画素に対応する画素の近傍で第２の画素とは異なる第３の画素の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、該第２の３次元情報の取得を繰り返し被測定物の一部の形状を演算する第２の演算処理と、第１の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状と、第２の３次元情報から求めた被測定物の一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択する選択処理と、選択された３次元情報の取得に用いた画素の組合せに基づいて被測定物の形状を求める第３の演算処理とを実行させる形状測定プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、ぶれが生じた場合においても精度の高い３次元形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】形状測定装置の構成を示す図である。
【図２】投影領域における縞パターン（パターン）の強度分布を示す図である。
【図３】図１に示す形状測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】所定画素の輝度値から求められる正弦波を示す波形図である。
【図６】投影領域における空間コードパターン（パターン）の強度分布を示す図である。
【図７】標準パターン、４つの空間コードパターン、及び白黒参照パターンを示す図である。
【図８】空間コードと領域番号との関係を示す図である。
【図９】形状測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】ぶれによって生じるうねりの周期を示す波形図である。
【図１１】各縞パターン画像の画像データにおける近隣の画素の組合せを示す図である。
【図１２】近隣の画素の組合せと平面測定誤差との関係を示す図である。
【図１３】平面測定誤差が小さい画素の組み合わせを求める一部の領域を示す図である。
【図１４】構造物製造システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】構造物製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、形状測定装置１の構成を示す図である。また、図２は、投影領域２００における縞パターンの強度分布を示す図である。なお、図１において、紙面の右方向をＸ１軸とし、Ｘ１軸と直交し紙面を貫通する方向をＹ１軸とし、Ｘ１軸及びＹ１軸と直交する方向をＺ１軸としている。また、図１に示すように３軸座標系を設定した場合、図２においては、紙面の右方向がＸ１軸となり、紙面の下方向がＹ１軸となり、紙面の裏から表に向かう方向がＺ１軸となる。
【００１６】
形状測定装置１は、被測定物（測定対象、被検物）２の３次元形状を測定する装置である。形状測定装置１は、図１に示すように、投影部１０と、撮像部５０と、演算処理部６０とを備える。
【００１７】
投影部１０は、ライン状の光、すなわち、一次元の光（以下、ライン光１００という。）を投影領域２００に対して投影（投光）する。この投影部１０は、図１に示すように、光生成部２０と、投影光学系３０と、走査部４０とを有する。光生成部２０は、レーザ光源・集光レンズ・シリンドリカルレンズなどを備え第２の方向に無変調な一次像であるライン光１００を生成する。投影光学系３０は、光生成部２０で生成されたライン光１００を投影領域２００の所定の位置に結像させる。投影光学系３０は、一つまたは複数の集光レンズなどの透過光学素子または反射光学素子によって構成される。投影光学系３０から出射されたライン光１００は、走査部４０を介して投影領域２００に対して投影される。投影領域２００において、ライン光１００の一次元の方向が第２の方向Ｄ２である。投影領域２００における第２の方向Ｄ２の長さは、投影部１０がライン光１００を投影する際の視野角θと、投影部１０（つまり走査部４０）から被測定物２までの距離とによって決定される。図１に示す例では、被測定物２は投影領域２００内に配置されている。
【００１８】
走査部４０は、投影領域２００においてライン光１００を第１の方向Ｄ１に走査（スキャン）する。走査部４０は、例えばＭＥＭＳミラーで構成される。ＭＥＭＳミラーは、一定の回動周期で振動する微小反射鏡である。このＭＥＭＳミラーは、所定の振幅角及び所定の振動周波数で振動しつつ一次元のライン光１００を反射する。これにより、一次元のライン光１００は、投影領域２００においてＭＥＭＳミラーの振動周期（振動周期＝１／振動周波数）で走査される。走査方向である第１の方向Ｄ１は、図１及び図２に示すように、第２の方向Ｄ２と直交する方向である。走査方向が第１の方向Ｄ１となるように、ＭＥＭＳミラーの振動方向が設定される。また、投影領域２００における第１の方向Ｄ１の長さは、ＭＥＭＳミラーの振幅角と、投影部１０（つまり走査部４０）から被測定物２までの距離とによって決定される。
【００１９】
図２に示すように、光生成部２０からのライン光１００は走査に応じて光強度が正弦波状に変化する。従って、走査部４０がライン光１００を第１の方向Ｄ１に走査することにより、投影領域２００において、第１の方向Ｄ１に沿って正弦波状の周期的な光強度の分布を有する縞パターンが現れる。この縞パターンのことを単に「パターン」という。位相シフト法では、このような縞パターンが３次元形状の測定に用いられる。縞パターンは、明るい部分（図２の白い部分）と暗い部分（図２の黒い部分）との明暗パターンを有する。また、縞パターンは、縦縞状のパターンであるから縦縞パターンとも表現される。また、第１の方向Ｄ１を明暗の方向または濃淡の方向ともいう。図２に示す縞パターンは、第２の方向Ｄ２に所定の長さを有しており、第１の方向Ｄ１に所定の長さにわたって走査されることで、矩形状の投影領域２００が空間上に形成される。
【００２０】
投影領域２００において、縞パターンの各部分における位相は所定時間毎にπ／２ずつ３回シフトされる。投影部１０は、演算処理部６０からの指令信号に基づいて、ライン光１００の正弦波の周期と走査部４０の振動とを同期させるタイミングを変化させることにより、縞パターンの位相をシフトさせる。ここで、同期とは例えば走査部４０の振動の角速度が変化する場合は、その角速度の変化にライン光１００の正弦波の位相を合わせることを含む。
【００２１】
撮像部５０は投影部１０の位置と異なる位置に配置されている。この撮像部５０は、ライン光１００が投影された被測定物２を、投影部１０による投影方向とは異なる方向から撮像する。１回に撮像される撮像領域は、投影領域２００の領域内であって、この投影領域２００よりも狭い領域とされている。ただし、撮像領域は、少なくとも投影領域２００の領域外にはみ出さなければよい。例えば、撮像領域は投影領域２００と同じ領域であってもよい。なお、撮像領域とは後述の処理に用いる領域であり、実際に撮像される領域は投影領域２００より大きくてもよい。
【００２２】
撮像部５０は、受光光学系（撮影レンズ）５１及び撮像装置５２を有している。受光光学系５１は、撮像領域上の被測定物２の表面より反射された縞パターンを受光し、受光した縞パターンを撮像装置５２に導く。撮像装置５２は、受光光学系５１からの縞パターンに基づいて被測定物２の画像データを生成するとともに、生成した画像データを記憶する。上述したように、投影領域２００における縞パターンの位相は所定時間毎にπ／２ずつ３回シフトされる。撮像装置５２は、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のタイミングにおいて、それぞれ被測定物２を撮像して画像データを生成する。ここで初期位相とは、左から右へ走査される縞パターンの左端の位相を意味する。
【００２３】
演算処理部６０は、光生成部２０によるライン光１００の生成を制御する。また、演算処理部６０は、光生成部２０で生成されるライン光１００の正弦波の周期と走査部４０の振動周期とを同期させるように、光生成部２０と走査部４０とを制御する。また、演算処理部６０は、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のタイミングにおいて撮像部５０に被測定物２を撮像させるように、撮像部５０の撮像タイミングを制御する。また、演算処理部６０は、撮像部５０が撮像した４つの画像データ（縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のときの画像データ）における各画素の輝度データ（信号強度）に基づいて、被測定物２の３次元形状を算出する。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照して形状測定装置１に含まれる投影部１０、撮像部５０、及び演算処理部６０の詳細な構成について説明する。図３は、図１に示す形状測定装置１の構成を示すブロック図である。また、図４は、図３に示す演算部６５の構成を示すブロック図である。図３に示すように、投影部１０は、レーザコントローラ２１、レーザダイオード（光源）２２、ライン生成部２３、投影光学系３０、及び走査部４０を有している。すなわち、図１に示す光生成部２０は、レーザコントローラ２１、レーザダイオード２２、及びライン生成部２３を有している。
【００２５】
レーザコントローラ２１は、制御部６２からの指令信号に基づいてレーザダイオード２２によるレーザ光の照射を制御する。レーザダイオード２２は、レーザコントローラ２１からの制御信号に基づいてライン生成部２３に対してレーザ光を照射する光源である。このレーザダイオード２２は、走査部４０の動きに応じた電圧信号が入力されることにより、時間の経過とともに光強度が正弦波状に変化するレーザ光を照射する。また、このレーザダイオード２２は、レーザコントローラ２１からの制御信号に基づいて、レーザ光の光強度を段階的に変化させつつレーザ光を照射することが可能である。ライン生成部２３は、レーザダイオード２２が照射したレーザ光から一次元のライン光１００を生成する。
【００２６】
投影光学系３０は、図１において説明したように、ライン生成部２３が生成したライン光１００を投影する。走査部４０は、図１において説明したように、ライン生成部２３が生成した一次元のライン光１００を走査方向（投影領域２００における第１の方向Ｄ１）に沿って走査する。なお、図３において、第１の方向Ｄ１は紙面と垂直な方向とし、第２の方向Ｄ２は紙面内における左右方向（横方向）としている。
【００２７】
撮像部５０は、受光光学系５１、ＣＣＤ撮像素子５２ａ（電荷結合素子(Charge Coupled Device）を用いたカメラ)、及び画像メモリ５２ｂを有している。すなわち、図１に示す撮像装置５２は、ＣＣＤ撮像素子５２ａ及び画像メモリ５２ｂを有している。受光光学系５１は、図１において説明したように、撮像領域２１０上の被測定物２の表面より反射された縞パターンを受光し、被測定物２の表面に投影された縞パターンをＣＣＤ撮像素子５２ａの受光面に結像させる。
【００２８】
ＣＣＤ撮像素子５２ａは、受光面における像の光の強度を強度に応じた電荷量に光電変換し、その電荷量を順次読み出して電気信号に変換する。これにより、縞パターンが投影された被測定物２の画像データが生成される。画像データは画素毎の輝度データ（輝度値）によって構成される。例えば、画像データは５１２×５１２＝２６２１４４画素とされている。また、１枚の撮像範囲は基準位置において２３ｃｍ角とされている。ＣＣＤ撮像素子５２ａは、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２の縞パターンが投影されているタイミングにおいて、それぞれ被測定物２を撮像して画像データを生成する。画像メモリ５２ｂは、ＣＣＤ撮像素子５２ａが生成した画像データを記憶する。
【００２９】
演算処理部６０は、操作部６１、制御部６２、設定情報記憶部６３、取込メモリ６４、演算部６５、画像記憶部６６、及び表示制御部６７を有している。なお、演算処理部６０における制御部６２、演算部６５、及び表示制御部６７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置が制御プログラム（形状測定プログラム）に従って実行する処理に相当する。
【００３０】
操作部６１は、使用者の操作に応じた操作信号を制御部６２に出力する。この操作部６１は、例えば、使用者によって操作されるボタン、スイッチ、表示装置７０の表示画面上のタッチパネルなどにより構成される。
【００３１】
制御部６２は、設定情報記憶部６３に記憶されている制御プログラムに従って以下の制御を実行する。制御部６２は、レーザコントローラ２１に指令信号を出力することにより、レーザダイオード２２からレーザ光を照射させる。このとき、制御部６２は、指令信号において、レーザ光の照射の開始及び終了だけでなく、レーザ光の光強度（レーザ出力）についても指令する。レーザコントローラ２１は、制御部６２からの指令信号で指令された光強度のレーザ光を照射させるように、レーザダイオード２２を制御する。
【００３２】
また、制御部６２は、レーザコントローラ２１及び走査部４０に指令信号を出力することにより、レーザダイオード２２における光強度と走査部（ＭＥＭＳミラー）４０の振動とを投影される縞パターンの強度変化が正弦波となるように、レーザコントローラ２１及び走査部４０を制御する。なお、レーザダイオード２２における光強度の正弦波の周期と走査部４０の振動との同期がとれていない場合、走査部４０が往復振動する毎に縞パターンにおける縞の位置がずれてしまう。また、制御部６２は、レーザコントローラ２１及び走査部４０に指令信号を出力することにより、縞パターンの位相が所定時間毎にπ／２ずつ順にシフトしていくように、レーザコントローラ２１及び走査部４０を制御する。なお、走査部４０が左から右に走査する場合の左端の位相を初期位相と呼ぶ。
【００３３】
また、制御部６２は、走査部４０及びＣＣＤ撮像素子５２ａに指令信号を出力することにより、ＣＣＤ撮像素子５２ａによる被測定物２の撮像を、走査部４０による縞パターンの複数回の走査に同期するように制御する。具体的には、走査部４０の振動周波数は５００Ｈｚ（すなわち、走査部４０の振動周期は往復２ｍｓ）とされ、ＣＣＤ撮像素子５２ａのシャッター速度（すなわち、ＣＣＤ撮像素子５２ａの撮像時間）は４０ｍｓとされているものとする。この場合、ＣＣＤ撮像素子５２ａが１枚の画像を撮像する間に、走査部４０はライン光１００を２０往復走査する。このように、制御部６２は、ＣＣＤ撮像素子５２ａによる１回の被測定物２の撮像を、走査部４０によるライン光１００の２０往復の走査に同期させる。また、制御部６２は、ＣＣＤ撮像素子５２ａに指令信号を出力することにより、ＣＣＤ撮像素子５２ａによる被測定物２の撮像を、縞パターンの位相がシフトされるタイミングと同期させる。
【００３４】
設定情報記憶部６３は、制御部６２に制御を実行させるための制御プログラムを記憶する。また、設定情報記憶部６３は、演算部６５に３次元形状の演算処理を実行させるための制御プログラムを記憶する。また、設定情報記憶部６３は、演算部６５の演算処理において縞パターンの位相から被測定物２の実座標値を算出する際に用いるキャリブレーション情報なども記憶する。
【００３５】
取込メモリ６４は、画像メモリ５２ｂに記憶された画像データを取り込んで記憶する。この取込メモリ６４は、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のときの４つの画像データそれぞれに対応した記憶領域が設けられている。例えば、縞パターンの初期位相が０のときの画像データが画像メモリ５２ｂに記憶され、その画像データが取込メモリ６４の第１記憶領域に転送される。また、縞パターンの初期位相がπ／２のときの画像データが画像メモリ５２ｂに記憶され、その画像データが取込メモリ６４の第２記憶領域に転送される。また、縞パターンの初期位相がπのときの画像データが画像メモリ５２ｂに記憶され、その画像データが取込メモリ６４の第３記憶領域に転送される。また、縞パターンの初期位相が３π／２のときの画像データが画像メモリ５２ｂに記憶され、その画像データが取込メモリ６４の第４記憶領域に転送される。
【００３６】
演算部６５は、設定情報記憶部６３に記憶されている制御プログラムやキャリブレーション情報に従って、取込メモリ６４の４つの記憶領域に記憶された画像データから被測定物２の３次元形状データ（３次元形状の座標データ）を算出する。
【００３７】
投影部１０と一体の撮像部５０が初期位相の異なる縞パターンが投影された被測定物２の撮像間にぶれが生じた場合、演算部６５により算出される被測定物２の３次元形状データの精度が低下する。そこで、本発明の態様では、ぶれが生じた場合においても精度の高い３次元形状を得るために、演算部６５は次に示す処理によって被測定物２の３次元形状データを算出する。まず、演算部６５は、各縞パターン画像中の被測定物２の一部の領域において、縞パターン画像毎に同一又は異なる近隣の画素を抽出して４つの画素の組合せ（縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のときの画素の組合せ）をすべての組み合わせについて取得する。そして、演算部６５は、取得したすべての組合せについて、組合せ毎に輝度データに基づき３次元形状データを算出する。演算部６５は、算出した複数の３次元形状データを比較して、最も測定誤差が小さい組合せを選択する。そして、演算部６５は、選択した組合せに基づいて被測定物２の３次元形状データを算出する。このような処理を行う処理部として、図４に示すように、演算部６５は、第１の演算部６５ａ、第２の演算部６５ｂ、選択部６５ｃ、及び第３の演算部６５ｄを備えている。
【００３８】
第１の演算部６５ａは、縞パターンの初期位相が０のときの画像データ中の所定画素の輝度データと、縞パターンの初期位相がπ／２のときの画像データ中の所定画素の近隣の画素（以下、画素ｍ−１という。）の輝度データと、縞パターンの初期位相がπのときの画像データ中の画素ｍ−１の近隣の画素（以下、画素ｍ−２という。）の輝度データと、縞パターンの初期位相が３π／２のときの画像データ中の画素ｍ−２の近隣の画素（以下、画素ｍ−３という。）の輝度データとの組合せに基づいて、所定画素に対応する被測定物２の３次元座標を算出する。この３次元座標の算出を所定の画素を中心とする例えば１０×１０画素について行い、被測定物２の一部の３次元形状データ（ｄａｔａＭ）を算出する。
【００３９】
第２の演算部６５ｂは、縞パターンの初期位相が０のときの画像データ中の所定画素の輝度データと、縞パターンの初期位相がπ／２のときの画像データ中の所定画素の近隣の画素であって画素ｍ−１とは異なる画素（以下、画素ｎ−１という。）の輝度データと、縞パターンの初期位相がπのときの画像データ中の画素ｎ−１の近隣の画素（以下、画素ｎ−２という。）の輝度データと、縞パターンの初期位相が３π／２のときの画像データ中の画素ｎ−２の近隣の画素（以下、画素ｎ−３という。）の輝度データとの組合せに基づいて、所定画素に対応する被測定物２の３次元座標を算出する。この３次元座標の算出を所定の画素を中心とする例えば１０×１０画素について行い、被測定物２の一部の３次元形状データ（ｄａｔａＮ）を算出する。
【００４０】
選択部６５ｃは、第１の演算部６５ａが算出した３次元形状データ（ｄａｔａＭ）から得られる被測定物２の一部の３次元形状と、第２の演算部６５ｂが算出した３次元形状データ（ｄａｔａＮ）から得られる被測定物２の一部の３次元形状とを比較し、滑らかに連なる３次元形状の演算に用いた３次元形状データ（ｄａｔａＭ又はｄａｔａＮ）を選択する。なお、ここでは２つの３次元形状データの比較で説明したが、実際には全ても組み合わせで３次元形状を求め、最も滑らかに連なる３次元形状の演算に用いた３次元形状データを選択する。第３の演算部６５ｄは、選択部６５ｃで選択された３次元形状データにおいて用いられた画素の組合せに基づいて被測定物２の３次元形状データを求める。なお、演算部６５が被測定物２の３次元形状データを求める処理の詳細については後述する（図１１及び１６参照）。
【００４１】
画像記憶部６６は、演算部６５が算出した被測定物２の３次元形状データを記憶する。表示制御部６７は、使用者による操作部６１の操作に応じて、又は自動的に、画像記憶部６６に記憶された３次元形状データを読み出す。そして、表示制御部６７は、読み出した３次元形状データに基づいて表示装置７０の表示画面に被測定物２の３次元形状の疑似画像を表示させる制御を実行する。
【００４２】
表示装置７０は、被測定物２の３次元形状の疑似画像を表示する装置である。この表示装置７０は、例えば液晶ディスプレイなどで構成される。なお、図１においては、表示装置７０は形状測定装置１に含まれていなかったが、形状測定装置１に含まれてもよい。
【００４３】
本実施形態において、形状測定装置１は、例えば持ち運び可能な小型の装置として構成される。このような装置の場合、投影部１０、撮像部５０、演算処理部６０、及び表示装置７０は、持ち運び可能な大きさの筐体内に収容される。かかる構成によれば、測定者は、形状測定装置１を被測定物２がある現場まで容易に持ち運ぶことができる。また、例えば大型装置の裏面や背面など、定置型の形状測定装置では測定が難しい被測定物２に対して、容易に形状を測定することができる。反面、測定者が形状測定装置１を用いて測定を行う際に手ぶれが生じやすくなる。
【００４４】
次に、図５を参照して位相シフト法の原理について説明する。位相シフト法は、三角測量の原理を利用して距離を計測する方法である。位相シフト法は光切断法と計測原理は同じである。光切断法においては、レーザが物体に対してライン状のレーザ光を投影する。また、撮像部が物体表面で反射されたライン光を撮像する。そして、演算部が撮像部５０と走査部４０の距離とスリット光の投影方向と撮像方向に基づいて物体の３次元形状を復元する。光切断法の場合、１回に１ライン分の計測しか行うことができない。従って、撮像部の画面全体の計測値を得るためには、レーザによるレーザ光の投影と撮像部による撮像とを、求められる分解能に応じた分レーザ光をずらしながら必要回数分行う必要がある。
【００４５】
これに対して、位相シフト法においては、正弦波状の縞パターンの位相をシフトさせて撮像した縞画像を解析することにより距離を計測する。このときに投影部から投影される縞パターンは、上述したように、位相をπ／２ずつシフトさせた４種類の画像となる。
【００４６】
縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２とシフトする毎に、縞の濃淡が位相差に対応する分だけずれて投影される。被測定物２が撮像領域２１０内に位置している場合は、被測定物２の表面に縞パターンが現れる。撮像部５０（すなわちＣＣＤ撮像素子５２ａ）は、表面に縞パターンが現れた被測定物２を、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のタイミングにおいてそれぞれ撮像する。これにより、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のときの４つの画像が得られる。これらの画像を「縞パターン画像」という。
【００４７】
輝度値Ｉｎ（ｘ，ｙ）（ｎ＝０，１，２，３）は各位相の縞パターンが投影されたときに撮像された各画像の所定画素（ｘ，ｙ）の輝度値である。すなわち、Ｉ０は初期位相０の縞パターンが投影されたときに撮像された画像の輝度値である。Ｉ１は初期位相π／２の縞パターンが投影されたときに撮像された画像の輝度値である。Ｉ２は初期位相πの縞パターンが投影されたときに撮像された画像の輝度値である。Ｉ３は初期位相３π／２の縞パターンが投影されたときに撮像された画像の輝度値である。この輝度値Ｉｎ（ｘ，ｙ）（ｎ＝０，１，２，３）は下記の式（１）で表される。
【００４８】
Ｉｎ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）ｃｏｓ（φ（ｘ，ｙ）＋ｎπ／２）＋Ｂ（ｘ，ｙ）・・・（１）
【００４９】
図５は、所定画素の輝度値から求められる正弦波を示す波形図である。図５に示すように、式（１）において、Ｂ（ｘ，ｙ）はバイアス成分を示す。また、Ａ（ｘ，ｙ）は撮像時の正弦波のコントラストの強さを示す。また、φ（ｘ，ｙ）は所定画素（ｘ，ｙ）における正弦波の位相である。４つの画像上の同一画素（同一位置）での輝度値Ｉ０〜Ｉ３は、図５に示すように、物体の表面性状や色などにより絶対的な値は変化する。しかし、相対的な輝度値の差は、常に縞パターンの位相差分だけの変化を示す。従って、所定画素（ｘ，ｙ）おける縞パターンの位相φ（ｘ，ｙ）は、４つの画像の同一画素における輝度値から下記の式（２）で求められる。
【００５０】
φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ−１｛（Ｉ３（ｘ，ｙ）−Ｉ１（ｘ，ｙ））／（Ｉ０（ｘ，ｙ）−Ｉ２（ｘ，ｙ））｝・・・（２）
【００５１】
このように、画像の画素毎に正弦波の初期位相０の時の位相を求めることができる。位相φ（ｘ，ｙ）が等しい点を連結して得られる線（等位相線）が、光切断法における切断線と同じく物体をある平面で切断した断面の形状を表す。従って、この位相φ（ｘ，ｙ）に基づいて三角測量の原理により３次元形状（画像の各点での高さ情報）が求められる。
【００５２】
次に、空間コード法で用いる空間コードパターンやその他のパターンについて説明する。上記した位相シフト法における位相接続において、被測定物２の面形状が滑らかに変化する連続的な面形状であるときは、１本の縞に相当する２πの位相を−π〜π〜３π〜５π・・・と単純につなげることが可能である。しかし、被測定物２の面形状が急な段差変化があるような不連続な面形状であるときは、その位相がどの縞の位相であるかがわからなくなる。例えば、ある縞の位相が−π〜πの位相であるか、π〜３πの位相であるかがわからなくなる。この場合、位相が連続して接続されない、いわゆる位相飛び現象が生じる。このような位相飛び現象を防止するため、本実施形態では、位相シフト法と空間コード法を組み合わせて被測定物２の３次元形状を測定する。従って、本実施形態においては、投影部１０は、投影領域２００において、位相シフト法で用いる縞パターンを投影するとともに、空間コード法で用いる空間コードパターンを投影する。なお、この空間コードパターンのことも単に「パターン」という。
【００５３】
図６は、投影領域２００における空間コードパターンの強度分布を示す図である。なお、空間コードパターンとして複数のパターンが使用されるが、そのうちの１つのパターンを図６に示している。図６に示すように、空間コードパターンは、投影領域２００における第１の方向Ｄ１に沿って光強度のプロファイルが矩形波状となっている。この空間コードパターンにおいては、明るい部分（図６の白い部分）と暗い部分（図６の黒い部分）が交互に現れる。すなわち、図６に示す空間コードパターンでは、第２の方向Ｄ２の８本の白のラインと、第２の方向Ｄ２の８本の黒のラインとが交互に配置されている。
【００５４】
図１に示すように、一次元のライン光１００は、第２の方向に生成される。ここで、レーザダイオード２２は、矩形波状に変化する電圧信号が入力されることにより、時間の経過とともに光強度が矩形波状に変化するレーザ光を出力する。従って、ライン生成部２３により生成された第２の方向のライン光１００は、第１の方向に沿って矩形波状の周期的な光強度の分布を有する光となる。
【００５５】
ライン生成部２３により生成されたライン光１００は、投影光学系３０を通過した後、走査部４０としてのＭＥＭＳミラーに導かれる。ＭＥＭＳミラーは、投影領域２００においてライン光１００が第１の方向Ｄ１に走査されるような方向に、所定の振幅角及び振動周波数で振動している。このＭＥＭＳミラーがライン光１００を反射することにより、ライン光１００が投影領域２００における第２の方向Ｄ２に投影されるとともに、第１の方向Ｄ１において走査される。これにより、投影領域２００の全面にわたって白黒のストライプの空間コードパターンが投影される。
【００５６】
図７は、標準パターン、４つの空間コードパターン、及び白黒参照パターンを示す図である。図７（Ａ）は標準パターンを示す。図７（Ｂ）は空間コードパターンを示す。図７（Ｃ）は白黒参照パターンを示す。表示制御部６７が表示装置７０の表示画面に被測定物２の３次元形状の疑似画像を表示させるときに、３次元形状の表面に色を張り付ける処理（テクスチャ）を行う。図７（Ａ）に示す標準パターンは、３次元形状の表面に張り付けられる標準の色を取得するために撮像される。なお、標準パターンが投影されているときの被測定物２の画像を「標準画像」という。
【００５７】
図７（Ｂ）に示す空間コードパターンは、投影領域２００内の複数の領域に空間コードと呼ばれる番号を割り当てるためのパターンである。図７（Ｂ）に示す例では、（ａ）の空間コードパターンは、左半分が白で右半分が黒となっている。（ｂ）の空間コードパターンは、２本の白のラインと２本の黒のラインが交互に配置されている。（ｃ）の空間コードパターンは、４本の白のラインと４本の黒のラインが交互に配置されている。（ｄ）の空間コードパターンは、８本の白のラインと８本の黒のラインが交互に配置されている。なお、空間コードパターンが投影されているときの被測定物２の画像を「空間コード画像」という。
【００５８】
図７（Ｃ）に示す白黒参照パターンは、投影領域２００における各領域に付される空間コードの「１」と「０」、すなわち白と黒を判別するときに参照されるパターンである。演算部６５において、空間コードの「１」を判別するときに、白黒参照パターンの白パターンが参照される。また、空間コードの「０」を判別するときに、白黒参照パターンの黒パターンが参照される。なお、白黒参照パターンが投影されているときの被測定物２の画像を「白黒参照画像」という。また、白パターンが投影されているときの被測定物２の画像を「白画像」という。また、黒パターンが投影されているときの被測定物２の画像を「黒画像」という。本実施形態においては、図７（Ａ）に示す標準パターンと図７（Ｃ）に示す白黒参照パターンの白パターンとは同じパターンとされている。ここで、黒色とは一般には明度が０を示すが、ここでは識別できる最低限の明るさを黒色と称する。ここで黒色を識別できる最低限の明るさとするのは、黒色で照射されている部分と無照射の部分を識別するためである。
【００５９】
図８は、空間コードと領域番号との関係を示す図である。図８に示す「空間コード」において、「０」が黒に対応し、「１」が白に対応する。「空間コード」の１段目は図７（Ｂ）における（ａ）の空間コードパターンに対応する。「空間コード」の２段目は図７（Ｂ）における（ｂ）の空間コードパターンに対応する。「空間コード」の３段目は図７（Ｂ）における（ｃ）の空間コードパターンに対応する。「空間コード」の４段目は図７（Ｂ）における（ｄ）の空間コードパターンに対応する。図８に示す「領域番号」は、空間コードによって識別される１６分割された領域に付された番号である。例えば、「領域番号」の「０」は、上から「００００」となっている。つまり、４つの空間コードパーターン投影時にいずれのおいても黒パターンが投影された部分である。また、「領域番号」の「１０」は、上から「１０１０」となっている。このような番号によって投影領域２００内の１６分割された領域が演算部６５により識別される。
【００６０】
次に、第１実施形態に係る形状測定装置１の動作について説明する。
【００６１】
図９は、形状測定方法の一例を説明するフローチャートである。図９に示すように、制御部６２は、レーザダイオード２２をオンにするようにレーザコントローラ２１に指令信号を出力する。レーザコントローラ２１は、制御部６２からの指令信号に基づいてレーザダイオード２２をオンにする（ステップＳ１）。また、制御部６２は、走査部４０に指令信号を出力することにより、走査部４０による走査を開始させる（ステップＳ２）。そして、制御部６２は、使用者によるシャッター操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６２】
使用者によりシャッター操作が行われると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、すなわち、制御部６２は操作部６１からシャッター操作が行われたことを表す信号を入力すると、制御部６２は標準パターンを撮像する（ステップＳ４）。この処理において、レーザダイオード２２は、図７（Ａ）に示す無変調の光強度（ハイレベル一定の光強度）のレーザ光を出力する。ライン生成部２３が、レーザダイオード２２から出力されたレーザ光から一次元のライン光１００を生成する。そして、走査部４０が一次元のライン光１００を走査することにより、図７（Ａ）に示すような標準パターンが投影領域２００に投影される。ＣＣＤ撮像素子５２ａは、図７（Ａ）に示す標準パターンを撮像して標準画像の画像データを生成する。標準画像の画像データは、一旦、画像メモリ５２ｂに格納された後、取込メモリ６４に設けられた記憶領域（標準画像領域）に記憶される。
【００６３】
次に、制御部６２は、図７（Ｂ）に示す走査方向（第１の方向）において明暗２分割された空間コードパターンを撮像する（ステップＳ５）。この処理において、図７（Ｂ）の（ａ）〜（ｄ）に示す４つの空間コードパターンがそれぞれ所定時間毎に投影部１０により投影されるように、レーザダイオード２２は光強度の矩形波状の周期を所定時間毎に切り替える。
【００６４】
具体的には、レーザダイオード２２は、図７（Ｂ）の（ａ）に示す空間コードパターンとなるような矩形波状の周期のレーザ光（すなわち、図８の「空間コード」の１段目「１１１１１１１１００００００００」を表すパルス状のレーザ光）を出力する。また、所定時間経過後に、レーザダイオード２２は、図７（Ｂ）の（ｂ）に示す空間コードパターンとなるような矩形波状の周期のレーザ光（すなわち、図８の「空間コード」の２段目「１１１１００００１１１１００００」を表すパルス状のレーザ光）を出力する。また、所定時間経過後に、レーザダイオード２２は、図７（Ｂ）の（ｃ）に示す空間コードパターンとなるような矩形波状の周期のレーザ光（すなわち、図８の「空間コード」の３段目「１１００１１００１１００１１００」を表すパルス状のレーザ光）を出力する。さらに、所定時間経過後に、レーザダイオード２２は、図７（Ｂ）の（ｄ）に示す空間コードパターンとなるような矩形波状の周期のレーザ光（すなわち、図８の「空間コード」の１段目「１０１０１０１０１０１０１０１０」を表すパルス状のレーザ光）を出力する。なお、空間コードパターンの切り替えは所定時間経過ではなく、後述の撮影完了を検出して切り替えてもよい。
【００６５】
そして、ライン生成部２３がレーザダイオード２２により出力されたレーザ光から一次元のライン光１００を生成する。その後、走査部４０が一次元のライン光１００を走査することにより、図７（Ｂ）の（ａ）〜（ｄ）に示すような各空間コードパターンが所定時間毎に投影領域２００に投影される。ＣＣＤ撮像素子５２ａは、図７（Ｂ）の（ａ）〜（ｄ）に示す空間コードパターンをそれぞれ撮像して空間コード画像の画像データを生成する。空間コード画像の画像データは、一旦、画像メモリ５２ｂに格納された後、それぞれ、取込メモリ６４に設けられた各記憶領域（第１空間コード領域、第２空間コード領域、第３空間コード領域、第４空間コード領域）に順に記憶される。
【００６６】
次に、制御部６２は、図７（Ｃ）に示す白黒参照パターンを撮像する（ステップＳ６）。この処理において、レーザダイオード２２は、図７（Ｃ）に示す無変調の光強度（ハイレベル一定の光強度）のレーザ光を出力する。ライン生成部２３が、レーザダイオード２２から出力されたレーザ光から一次元のライン光１００を生成する。そして、走査部４０が一次元のライン光１００を走査することにより、図７（Ｃ）に示すような白黒参照パターンの白パターンが投影領域２００に投影される。また、レーザダイオード２２は、図７（Ｃ）に示す無変調の光強度（ロウレベル一定の光強度）のレーザ光を出力する。ライン生成部２３が、レーザダイオード２２から出力されたレーザ光から一次元のライン光１００を生成する。そして、走査部４０が一次元のライン光１００を走査することにより、図７（Ｃ）に示すような白黒参照パターンの黒パターンが投影領域２００に投影される。ＣＣＤ撮像素子５２ａは、図７（Ｃ）に示す白黒参照パターンをそれぞれ撮像して白黒参照画像の画像データを生成する。白黒参照画像の画像データは、一旦、画像メモリ５２ｂに格納された後、それぞれ、取込メモリ６４に設けられた各記憶領域（白画像領域、黒画像領域）に順に記憶される。
【００６７】
次に、制御部６２は、位相がπ／２ずつシフトされた４つの縞パターンを撮像する（ステップＳ７）。ＣＣＤ撮像素子５２ａは、制御部６２からの指令信号に基づいて、縞パターンの初期位相が０、π／２、π、３π／２のタイミングにおいて、それぞれ被測定物２を撮像して４つの縞パターン画像の画像データを生成する。ＣＣＤ撮像素子５２ａが撮像した各位相の縞パターン画像の画像データは、一旦、画像メモリ５２ｂに格納された後、それぞれ、取込メモリ６４に設けられた各記憶領域（第１記憶領域、第２記憶領域、第３記憶領域、第４記憶領域）に順に記憶される。
【００６８】
次に、演算部６５は、ぶれによる３次元形状の測定誤差が最も小さくなるような縞パターン画像毎の画素の組合せを求める処理を実行する（ステップＳ８〜Ｓ１０）。撮像部５０が４つの縞パターンを撮像している期間中において形状測定装置１のぶれが発生することがある。特に形状測定装置１が持ち運び可能な小型の装置である場合は、測定者の手ぶれが生じる可能性が高くなる。この場合、演算部６５により算出される３次元形状データに測定誤差が発生する。つまり、各位相の縞パターン画像を取得した時のＣＣＤ撮像素子５２ａの同一画素に対応する被測定物２の部分が異なることにより測定誤差が発生する。
【００６９】
図１０は、ぶれによって生じるうねりの周期を示す波形図である。図１０において、点線の波形は、縞パターンにおける正弦波状の周期的な光強度の分布を示している。また、図１０において、実線の波形は、演算部６５により算出される被測定物２の３次元形状データ上に発生する平面測定誤差を示している。この平面測定誤差は被測定物２の平面部分に発生する測定誤差であり、図１０に示すように縞パターンにおける正弦波状の光強度の周期の２倍周期のうねりとして現れる。このような平面測定誤差が発生することにより、３次元形状データにおける被測定物２の平面部分の平面度が悪化する。
【００７０】
演算部６５は、例えば被測定物２の特徴点（例えば被測定物２上の角や突起など）に基づいてぶれの量（移動量）及びぶれの方向がわかる場合は、そのぶれの量及びぶれの方向に基づいて縞パターン画像の画像データを補正することができる。しかし、被測定物２に特徴点が無い場合には、演算部６５はぶれの量及びぶれの方向がわからない。そこで、本実施形態では、演算部６５は、ぶれの量及びぶれの方向に応じた縞パターン画像毎の画素の組合せを求め、その組合せの画素の輝度値に基づいて被測定物２の３次元形状データを算出する。以下、ぶれの量及びぶれの方向に応じた縞パターン画像毎の画素の組合せを求める処理の具体例について説明する。
【００７１】
図１１は、各縞パターン画像の画像データにおける近隣の画素の組合せを示す図である。図１１（ａ）〜（ｄ）において、１つのマス目が１つの画素に対応する。従って、図１１（ａ）〜（ｄ）においては、それぞれ、３画素×３画素（＝９画素）が示されている。図１１（ａ）は、縞パターンの初期位相が０度の画像データにおける所定箇所（例えば中央部分）に設けられた一部の領域内の９画素を示している。９画素の真ん中の画素を画素「０」としている。また、図１１（ｂ）は、縞パターンの初期位相が９０度（π／２）の画像データにおける９画素（画素「１」〜画素「９」）を示している。９画素（画素「１」〜画素「９」）の真ん中の画素「５」が図１１（ａ）の画素「０」に対応する画素である。画素「１」「２」「３」「４」「６」「７」「８」「９」が画素「５」の近隣の画素である。ここで、近隣の画素とは互いに隣り合う画素のことをいう。
【００７２】
また、図１１（ｃ）は、縞パターンの初期位相が１８０度（π）の画像データにおける９画素（画素「１１」〜画素「１９」）を示している。図１１（ｂ）及び（ｃ）に示す例では、９画素（画素「１１」〜画素「１９」）の真ん中の画素「１５」が図１１（ｂ）の画素「６」に対応する画素である。画素「１１」「１２」「１３」「１４」「１６」「１７」「１８」「１９」が画素「１５」の近隣の画素である。また、図１１（ｄ）は、縞パターンの初期位相が２７０度（３π／２）の画像データにおける９画素（画素「２１」〜画素「２９」）を示している。図１１（ｃ）及び（ｄ）に示す例では、９画素（画素「２１」〜画素「２９」）の真ん中の画素「２５」が図１１（ｃ）の画素「１３」に対応する画素である。画素「２１」「２２」「２３」「２４」「２６」「２７」「２８」「２９」が画素「２５」の近隣の画素である。
【００７３】
演算部６５は、まず、図１１（ａ）に示す画像データ中の９画素の真ん中の画素「０」を抽出する。次に、演算部６５は、抽出した画素「０」と組み合わせる画素として、図１１（ｂ）に示す画像データ中の画素であって画素「０」に対応する画素「５」と、その画素「５」の近隣の画素「１」「２」「３」「４」「６」「７」「８」「９」とを抽出する。次に、演算部６５は、抽出した９画素「１」〜「９」それぞれと組み合わせる画素として、図１１（ｃ）に示す画像データ中の画素であって９画素「１」〜「９」それぞれに対応する９画素と、それら９画素それぞれの近隣の画素とを抽出する。さらに、演算部６５は、抽出した複数の画素それぞれと組み合わせる画素として、図１１（ｄ）に示す画像データ中の画素であって複数の画素それぞれに対応する複数の画素と、それら複数の画素それぞれの近隣の画素とを抽出する。
【００７４】
このような処理により、演算部６５は、各縞パターン画像の画像データにおける近隣の画素の組合せとして、７２９通り（９×９×９通り）の画素の組合せを抽出する。図１１に示す例では、画素「０」と画素「６」と画素「１３」と画素「２７」との組合せが抽出されている。演算部６５は、上記したような画像データ毎の画素の組合せを抽出する処理を、縞パターンの初期位相が０度の画像データにおける一部の領域内のすべての画素について行う。
【００７５】
そして、演算部６５は、一部の領域内のすべての画素に対する組合せの画素の輝度値（輝度データ）に基づいて、組合せ毎の位相φ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ８）。また、演算部６５は、算出した組合せ毎の位相φ（ｘ，ｙ）から一部の領域の３次元形状データ（３次元座標データ）を組合せ毎に算出する（ステップＳ９）。さらに、演算部６５は、算出した一部の領域の３次元形状データにおいて平面測定誤差が最も小さい画素の組合せを選択する（ステップＳ１０）。なお、面を形成するためには複数の画素が必要である。そこで、例えば１０×１０の画素について同じぶれが発生していると仮定して、それぞれの画素に同じ組み合わせを適用して平面を求めることができる。
【００７６】
図１２は、近隣の画素の組合せと平面測定誤差との関係を示す図である。図１２において、横軸は画素の組合せを示し、縦軸は平面測定誤差を示している。また、図１２中の二重丸（◎）は、各組合せにおける平面測定誤差の値を示している。上述したように、縞パターン画像の撮像間にぶれが生じた場合、演算部６５により算出される一部の領域の３次元形状データ上に平面測定誤差が発生する。一方、図１２に示すように、画素の組合せによって平面測定誤差の値は変化する。そこで、演算部６５は、平面測定誤差の値が最も小さい画素の組合せを選択する。すなわち、演算部６５は、３次元形状データにおいて被測定物２の平面部分における平面度が最も高い画素の組合せを選択する。
【００７７】
具体的には、演算部６５は、被測定物２の一部の領域における組合せ毎の３次元形状データの平面度を比較する。このとき、演算部６５は、３次元形状データの凹凸具合の周波数成分で平面度を評価する。上述したように、平面測定誤差は、縞パターンにおける正弦波状の光強度の周期の２倍周期のうねりとして現れる。従って、演算部６５は、３次元形状データの凹凸具合の周波数成分のうち、縞パターンにおける正弦波状の光強度の周期の２倍周期の高周波成分が最も少ない画素の組合せを選択する。なお、うねりが縞パターンにおける正弦波状の光強度の周期の２倍周期であるので、被測定物２の一部の領域は、少なくとも縞パターンにおける１組の明暗の縞が入るような幅の領域とされる。
【００７８】
例えば、演算部６５は、平面測定誤差の値が最も小さい画素の組合せとして、図１１に示すような画素の組合せ（画素「０」と画素「６」と画素「１３」と画素「２７」）を選択する。この場合、撮像部５０が初期位相０度の画像を撮像してから初期位相９０度の画像を撮像するまでの期間中に、形状測定装置１が画素「６」から画素「５」の方向（左方向）にぶれたことを示している。また、撮像部５０が初期位相９０度の画像を撮像してから初期位相１８０度の画像を撮像するまでの期間中に、形状測定装置１が画素「１３」から画素「１５」の方向（左斜め下方向）にぶれたことを示している。また、撮像部５０が初期位相１８０度の画像を撮像してから初期位相２７０度の画像を撮像するまでの期間中に、形状測定装置１が画素「２７」から画素「２５」の方向（右斜め上方向）にぶれたことを示している。
【００７９】
図９の説明に戻り、演算部６５は、ステップＳ１０で選択した画素の組合せに基づいて、４つの縞パターン画像の画像データから各画素の初期位相０における位相分布φ（ｉ，ｊ）を求める。すなわち、位相回復処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には、演算部６５は、選択した画素の組合せが図１１に示す画素「０」と画素「６」と画素「１３」と画素「２７」との組合せである場合、ぶれの方向が左方向、左斜め下方向、及び右斜め上方向であり、ぶれの量が１画素であると判定する。そして、演算部６５は、判定したぶれの方向及びぶれの量に応じて各縞パターン画像の画像データをずらした上で、各画素の初期位相０における位相分布φ（ｉ，ｊ）を求める。
【００８０】
次に、演算部６５は、取込メモリ６４の空間コード領域に記憶された４つの空間コード画像の画像データに基づいて、投影領域２００において１６分割された領域の空間コードを認識する。そして、演算部６５は、認識した各領域の空間コードに基づいて縞パターン画像の縞の次数を検出する（ステップＳ１２）。
【００８１】
演算部６５は、ステップＳ１２の処理において特定した各縞の次数を用いて位相接続処理（アンラッピング処理）を行う（ステップＳ１３）。すなわち、演算部６５は、縞の次数に基づいて、ｎ本目の縞が画像上においてどの位置にあるのかを特定する。そして、演算部６５は、−π〜πの間で求めたｎ本目の縞の位相回復値を正しく接続する。これにより、連続した初期位相分布φ’（ｉ，ｊ）が求められる。その後、演算部６５は、上述した三角測量の原理を用いて、ステップＳ１３において求めた初期位相０における位相分布φ’（ｉ，ｊ）から、被測定物２の３次元形状の座標データＸ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（ステップＳ１４）。なお、座標データＸはＣＣＤ撮像素子５２を基準とする座標として求められる。
【００８２】
その後、３次元形状算出部６５は、算出した被測定物２の３次元形状の座標データを画像記憶部６６に記憶する。そして、表示制御部６７は、使用者による操作部６１の操作に応じて、又は自動的に、画像記憶部６６に記憶された３次元形状の座標データを読み出す。表示制御部６７は、読み出した３次元形状の座標データに基づいて表示装置７０の表示画面に被測定物２の３次元形状を表示させる。３次元形状は、３次元空間内の点の集合である点群を疑似的な立体画像として表示される。なお、点群データである３次元座標を、たとえば（ｘ、ｙ、ｚ）の形式で表示することもできる。
【００８３】
表示装置７０は、被測定物２の３次元形状を表示するだけでなく、撮像部５０により撮像された画像を表示する。すなわち、表示制御部６７は、取込メモリ６４に記憶された画像データに基づいて、撮像部５０が撮像した画像を表示装置７０に表示させる。このような構成によれば、使用者が撮像部５０により撮像された画像に基づいて、撮像現場で被測定物２が正確に撮像されたか否かを確認することができる。
【００８４】
また、表示装置７０は、撮像部５０により撮像された画像、及び３次元形状算出部（演算部）６５により算出された３次元形状、のうち少なくとも一方を表示する構成であってもよい。この場合、撮像部５０により撮像された画像、及び３次元形状算出部６５により算出された３次元形状、のうち少なくとも一方に基づいて、使用者は撮像現場で被測定物２が正確に撮像されたか否かを確認することができる。その後、使用者は、形状測定装置１をコンピュータなどに接続して、画像や３次元形状をコンピュータなどに取り込む。そして、使用者は、コンピュータなどの表示部に画像や３次元形状を表示させる。
【００８５】
なお、演算部６５が３次元形状の点群データの算出に失敗した失敗部分や、被測定物２の形状によって影となったオルクージョン部分については、使用者が確認可能な態様で表示する。例えば、表示制御部６７は、失敗部分を赤色で点滅表示し、オルクージョン部分を青色で点滅表示する。また、演算部６５が算出した３次元形状の点群データは、使用者が持ち運び可能なＳＤカードなどの不揮発性の記憶媒体に記憶されてもよい。
【００８６】
なお、上記した第１実施形態では、近隣の画素の組合せは、隣り合う画素の組合せとされていたが、このような組合せに限定されず、近傍の画素の組合せでもよい。例えば、所定画素と、その所定画素から２画素以上（例えば２画素や３画素など）離れた近傍の画素と、その近傍の画素から２画素以上離れた近傍の画素と、その画素から２画素以上離れた近傍の画素との組合せでもよい。なお、近傍の画素の範囲は、想定されるぶれの量に基づいて予め決定される。
【００８７】
以上に説明したように、第１実施形態では、異なる複数のパターン１００を被測定物２に投影する投影部１０と、複数のパターン１００が投影された被測定物２をそれぞれ撮像する撮像部５０と、撮像されたパターン１００が投影された被測定物２を含む第１の画像（例えば縞パターンの初期位相が０の画像）の第１の画素（例えば図１１（ａ）の画素「０」）の情報と、撮像され第１の画像とは異なるパターン１００が投影された被測定物２を含む第２の画像（例えば縞パターンの初期位相がπ／２の画像）中で第１の画素に対応する画素の近傍の第２の画素（例えば図１１（ｂ）の画素「６」）の情報とを組み合わせて第１の３次元情報を取得し、この第１の３次元情報の取得を繰り返し被測定物２の一部の形状を演算する第１の演算部６５ａと、第１の画像の第１の画素の情報と、第２の画像の第１の画素に対応する画素の近傍で第２の画素とは異なる第３の画素（例えば図１１（ｂ）の画素「２」）の情報とを組み合わせて第２の３次元情報を取得し、この第２の３次元情報の取得を繰り返し被測定物２の一部の形状を演算する第２の演算部６５ｂと、第１の３次元情報から求めた被測定物２の一部の形状と、第２の３次元情報から求めた被測定物２の一部の形状とを比較し、滑らかに連なる形状の演算に用いた３次元情報の取得を選択する選択部６５ｃと、選択された３次元情報の取得に用いた画素の組合せに基づいて被測定物２の形状を求める第３の演算部６５ｄとを含む。
【００８８】
このような構成によれば、演算部６５がぶれの量及び方向に応じた画素の組合せに基づいて形状データ（３次元形状データ）を算出することができるので、ぶれが生じた場合においても精度の高い形状データを得ることができる。また、被測定物２に特徴点が無い場合においても演算部６５が精度の高い形状データを得ることができる。また、演算部６５が一部の領域においてぶれの影響が少ない画素の組合せを選択するので、演算量が膨大とならず、形状データの演算結果（測定結果）を得るまでにかかる時間も短縮される。
【００８９】
また、第１実施形態では、第２の画像中で第１の画素に対応する画素と第２の画素とが隣り合う画素であり、第１の画素に対応する画素と第３の画素とが隣り合う画素である。このような構成によれば、演算量を増大するのを回避することができる。また、第１実施形態では、選択部６５ｃは、被測定物２の一部の形状の比較において、形状の凹凸具合の周波数成分で滑らかさを評価し、高周波成分が少ない３次元情報の取得を選択する。このような構成によれば、演算部６５が形状データの測定誤差の大小を確実に評価することができる。なお、滑らかな曲面もローカルで見た場合には平面とみなすことができるので、演算部６５は被測定物２の滑らかさで平面測定誤差の大小を評価することができる。
【００９０】
＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、一部の領域の位置について特定していなかったが、第２実施形態では、演算部６５が被測定物２の平らな１つ又は複数の部分を一部の領域として選択する。
【００９１】
図１３は、平面測定誤差が小さい画素の組み合わせを求める一部の領域を示す図である。図１３に示すように、演算部６５は、被測定物２の平らな１つの領域２２１を一部の領域として選択する。または、演算部６５は、被測定物２の平らな複数の領域２２１，２２２，２２３を一部の領域として選択する。演算部６５による平らな領域を選択する仕方としては、例えば次に示す方法が考えられる。すなわち、演算部６５は、４つの縞パターン画像の画像データに基づいて、うねりが生じた３次元形状データを算出する。演算部６５は、算出した３次元形状データ上にうねりが生じていたとしても、大雑把な被測定物２の３次元形状を認識することができる。従って、演算部６５は、算出した３次元形状データから被測定物２の平らな部分を認識し、認識した平らな部分を一部の領域として選択する。
【００９２】
以上に説明したように、第２実施形態では、演算部６５（第１の演算部６５ａ、第２の演算部６５ｂ）は、被測定物２の一部の領域として被測定物２の平らな部分を選択する。このような構成によれば、測定誤差の評価の精度が向上する。また、第２実施形態では、演算部６５（選択部６５ｃ）は、被測定物２を含む画像の複数の部分について、一部の形状の比較及び滑らかに連なる一部の形状の選択を行う。このような構成によれば、形状測定装置１に対して様々な角度で傾斜した平面や曲面を有する被測定物２に対しても、ぶれの影響が少ない画素の組合せを選択することができる。
【００９３】
＜構造物製造システム及び構造物製造方法＞
図１４は、構造物製造システムの実施形態の一例を示すブロック図である。図１４に示す構造物製造システムＳＹＳは、上記した形状測定装置１、設計装置７１０、成形装置７２０、制御装置（検査装置）７３０、及びリペア装置７４０を有している。
【００９４】
設計装置７１０は、構造物の形状に関する設計情報を作製する。そして、設計装置７１０は、作製した設計情報を成形装置７２０及び制御装置７３０に送信する。ここで、設計情報とは、たとえば複数の２次元設計情報から求められた構造物の各位置の座標を示す情報である。また、被測定物は、構造物である。
【００９５】
成形装置７２０は、設計装置７１０から送信された設計情報に基づいて構造物を成形する。この成形装置７２０の成形工程は、鋳造、鍛造、または切削などが含まれる。形状測定装置１は、成形装置７２０により作製された構造物（被測定物２）の３次元形状、すなわち構造物の座標を測定する。そして、形状測定装置１は、測定した座標を示す情報（以下、形状情報という。）を制御装置７３０に送信する。
【００９６】
制御装置７３０は、座標記憶部７３１及び検査部７３２を有している。座標記憶部７３１は、設計装置７１０から送信される設計情報を記憶する。検査部７３２は、座標記憶部７３１から設計情報を読み出す。また、検査部７３２は、座標記憶部７３１から読み出した設計情報と、形状測定装置１から送信される形状情報とを比較する。そして、検査部７３２は、比較結果に基づき、構造物が設計情報の通りに成形されたか否かを検査する。
【００９７】
また、検査部７３２は、成形装置７２０により成形された構造物が良品であるか否かを判定する。構造物が良品であるか否かは、例えば、設計情報と形状情報との誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かにより判定する。そして、検査部７３２は、構造物が設計情報の通りに成形されていない場合は、その構造物を設計情報の通りに修復することができるか否かを判定する。修復することができると判定した場合は、検査部７３２は、比較結果に基づき、不良部位と修復量を算出する。そして、検査部７３２は、不良部位を示す情報（以下、不良部位情報という。）と、修復量を示す情報（以下、修復量情報という。）と、をリペア装置７４０に送信する。
【００９８】
リペア装置７４０は、制御装置７３０から送信された不良部位情報と修復量情報とに基づいて、構造物の不良部位を加工する。
【００９９】
図１５は、構造物製造システムＳＹＳによる処理を示すフローチャートであり、構造物製造方法の実施形態の一例を示している。図１５に示すように、設計装置７１０は、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ３１）。設計装置７１０は、作製した設計情報を成形装置７２０及び制御装置７３０に送信する。制御装置７３０は、設計装置７１０から送信された設計情報を受信する。そして、制御装置７３０は、受信した設計情報を座標記憶部７３１に記憶する。
【０１００】
次に、成形装置７２０は、設計装置７１０が作製した設計情報に基づいて構造物を成形する（ステップＳ３２）。そして、形状測定装置１は、成形装置７２０が成形した構造物の３次元形状を測定する（ステップＳ３３）。その後、形状測定装置１は、構造物の測定結果である形状情報を制御装置７３０に送信する。次に、検査部７３２は、形状測定装置１から送信された形状情報と、座標記憶部７３１に記憶されている設計情報とを比較して、構造物が設計情報の通りに成形されたか否か検査する（ステップＳ３４）。
【０１０１】
次に、検査部７３２は、構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。構造物が良品であると判定した場合は（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、構造物製造システムＳＹＳによる処理を終了する。一方、検査部７３２は、構造物が良品でないと判定した場合は（ステップＳ３５：ＮＯ）、検査部７３２は、構造物を修復することができるか否かを判定する（ステップＳ３６）。
【０１０２】
検査部７３２が構造物を修復することができると判定した場合は（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、検査部７３２は、ステップＳ３４の比較結果に基づいて、構造物の不良部位と修復量を算出する。そして、検査部７３２は、不良部位情報と修復量情報とをリペア装置７４０に送信する。リペア装置７４０は、不良部位情報と修復量情報とに基づいて構造物のリペア（再加工）を実行する（ステップＳ３７）。そして、ステップＳ３３の処理に移行する。すなわち、リペア装置７４０がリペアを実行した構造物に対してステップＳ３３以降の処理が再度実行される。一方、検査部７３２が構造物を修復することができないと判定した場合は（ステップＳ３６：ＮＯ）、構造物製造システムＳＹＳによる処理を終了する。
【０１０３】
このように、構造物製造システムＳＹＳ及び構造物製造方法では、形状測定装置１による構造物の測定結果に基づいて、検査部７３２が設計情報の通りに構造物が作製されたか否かを判定する。これにより、成形装置７２０により作製された構造物が良品であるか否か精度よく判定することができるとともに、その判定の時間を短縮することができる。また、上記した構造物製造システムＳＹＳでは、検査部７３２により構造物が良品でないと判定された場合に、直ちに構造物のリペアを実行することができる。
【０１０４】
なお、上記した構造物製造システムＳＹＳ及び構造物製造方法において、リペア装置７４０が加工を実行することに代えて、成形装置７２０が再度加工を実行するように構成してもよい。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。また、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更または改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【０１０６】
上記した各実施形態において、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とが直交していたが、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とが異なる方向であれば直交していなくてもよい。例えば、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１に対して６０度や８０度の角度に設定されてもよい。
【０１０７】
また、上記した各実施形態において、各図面では光学素子を一つまたは複数で表しているが、特に使用する数を指定しない限り、同様の光学性能を発揮させるものであれば、使用する光学素子の数は任意である。
【０１０８】
また、上記した各実施形態において、走査部４０は、パターン光を反射または回折する光学素子を用いているがこれに限定されない。例えば、屈折光学素子や、平行平板ガラス等が用いられてもよい。レンズ等の屈折光学素子を光軸に対して振動させることでパターン光を走査させてもよい。なお、この屈折光学素子としては、投影光学系３０の一部の光学素子が用いられてもよい。
【０１０９】
また、上記した各実施形態において、撮像部５０としてＣＣＤ撮像素子５２ａが用いられるがこれに限定されない。例えば、ＣＣＤ撮像素子に代えて、ＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ：Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補性金属酸化膜半導体）などのイメージセンサが用いられてもよい。
【０１１０】
また、上記した各実施形態において、位相シフト法に用いる縞パターンの位相を一周期の間に３回シフトさせる４バケット法が用いられるが、これに限定されない。例えば、０・π／２・πの縞パターンを投影した後に再び０位相の縞パターンを投影する３パケット法や、０・π／２・π・３π／２の縞パターンを投影した後に再び０位相の縞パターンを投影する５バケット法や、さらにπ／２位相の縞パターンを投影する６バケット法などが用いられてもよい。
【０１１１】
また、上記した各実施形態において、いずれも位相シフト法と空間コード法とを組み合わせて用いていたが、位相シフト法のみを用いて被測定物２の３次元形状を測定するものでもよい。また、上記した第１実施形態においては、縞パターンの撮像や空間コードパターンの撮像、その他のパターンの撮像の順序は問わない。
【０１１２】
また、上記した各実施形態において、縞パターンや空間コードパターンを白色及び黒色で表していたが、これに限定されず、いずれか一方または双方が着色されたものでもよい。例えば、縞パターンや空間コードパターンは、白色と赤色とで生成されるものでもよい。
【０１１３】
また、上記した各実施形態において、図８に示す空間コードはバイナリコードを用いているが、グレイコードが用いられてもよい。グレイコードは、バイナリコードと符号の付け方が異なる。このため、図７（Ｂ）に示す空間コードパターンのストライプのパターンも異なるパターンが用いられる。
【０１１４】
また、上記した各実施形態において、標準画像を取得しているが、この標準画像は取得しなくてもよい。
【０１１５】
また、走査部４０としてＭＥＭＳミラー等の振動ミラーが用いられる場合、角速度の不均一に対応して、レーザダイオード１２１からの光の強度を変更させてもよい。例えば、ＭＥＭＳミラーが回動方向が反転する手前で角速度が落ちる場合は、投影領域２００における走査方向の端部付近では光強度を強くし、中央付近では光強度を低下させるように、レーザダイオード１２１を制御してもよい。これにより、投影領域２００の端部と中央部とで生じる明るさの不均一を抑制できる。
【０１１６】
また、形状測定装置１の一部の構成をコンピュータにより実現してもよい。例えば、演算部処理部６０をコンピュータにより実現してもよい。この場合、コンピュータは、記憶部に記憶された形状測定プログラムに従って、第１の方向Ｄ１に沿って異なる強度の分布を有するパターン光を生成する光生成処理と、パターン光を第１の方向Ｄ１とは異なる被測定物２上の第２の方向Ｄ２に沿って走査する走査処理と、パターン光が投光された被測定物２を撮像する撮像処理と、撮像処理で得られた被測定物２の像に応じた信号強度に基づいて、被測定物２の形状を算出する演算処理と、を実行する。なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、ＳＹＳ…構造物製造システム、１…形状測定装置、２…被測定物、１０…投影部、２０…光生成部、４０…走査部、５０…撮像部、５２ａ…ＣＣＤ撮像素子、６０…演算処理部、６２…制御部、６５…演算部、６５ａ…第１の演算部、６５ｂ…第２の演算部、６５ｃ…選択部、６５ｄ…第３の演算部、１００…ライン光（パターン）、２００…投影領域
【図１】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図７】
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