(57)【要約】【課題】三次元データの連結を効率的に行う。【解決手段】測定対象物について取得される複数の三次元データを連結する三次元データの連結方法であって、測定対象物のライブビュー画像を表示することと、第１の三次元データを取得する際に撮像される測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示することと、オーバーレイ画像の表示状態を変更することと、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結することとを含む【選択図】図５
2016011930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物について取得される複数の三次元データを連結する三次元データの連結方法であって、
前記測定対象物のライブビュー画像を表示することと、
第１の三次元データを取得する際に撮像される前記測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像として前記ライブビュー画像に重ねて表示することと、
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更することと、
前記第１の三次元データと重複する部分を有し前記ライブビュー画像に対応する前記測定対象物の第２の三次元データと、前記第１の三次元データとを連結することと
を含む三次元データの連結方法。
【請求項２】
前記オーバーレイ画像の表示状態の変更は、前記オーバーレイ画像の透明度を変更することを含む
請求項１に記載の三次元データの連結方法。
【請求項３】
前記透明度の変更は、前記透明度を示す情報を前記表示部に表示することを含む
請求項２に記載の三次元データの連結方法。
【請求項４】
前記オーバーレイ画像の表示状態の変更は、前記オーバーレイ画像の色彩を変更することを含む
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の三次元データの連結方法。
【請求項５】
前記オーバーレイ画像の表示状態の変更は、前記オーバーレイ画像を点滅させる又は前記オーバーレイ画像の点滅の状態を変更することを含む
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の三次元データの連結方法。
【請求項６】
前記点滅の状態の変更は、前記点滅の間隔及び範囲のうち少なくとも一方を変更することを含む
請求項５に記載の三次元データの連結方法。
【請求項７】
前記オーバーレイ画像の表示状態の変更は、前記オーバーレイ画像の一部の表示状態を変更することを含む
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の三次元データの連結方法。
【請求項８】
前記オーバーレイ画像の一部は、前記オーバーレイ画像に含まれる特徴領域である
請求項７に記載の三次元データの連結方法。
【請求項９】
測定対象物の三次元形状を測定する測定方法であって、
前記測定対象物についての複数の三次元データを取得することと、
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の三次元データの連結方法を用いて複数の三次元データを連結することと、
連結された結果に基づいて、前記測定対象物の三次元形状を算出することと
を含む測定方法。
【請求項１０】
測定対象物の三次元形状を測定する測定装置であって、
前記測定対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像される画像を表示する表示部と、
前記測定対象物のライブビュー画像を前記撮像部に撮像させ、前記ライブビュー画像を前記表示部に表示させる動作と、前記測定対象物の第１の三次元データを取得する際に前記測定対象物の画像の一部を前記撮像部で撮像させ、前記測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像として前記ライブビュー画像に重ねて前記表示部に表示させる動作と、前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作と、前記第１の三次元データと重複する部分を有し前記ライブビュー画像に対応する前記測定対象物の第２の三次元データと、前記第１の三次元データとを連結する動作と、を行わせる制御部と、
連結された結果に基づいて、前記測定対象物の三次元形状を算出する算出部と
を備える測定装置。
【請求項１１】
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作は、前記オーバーレイ画像の透明度を変更する動作を含む
請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記透明度を変更させる動作は、前記透明度を示す情報を前記表示部に表示させることを含む
請求項１１に記載の測定装置。
【請求項１３】
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作は、前記オーバーレイ画像の色彩を変更する動作を含む
請求項１０から請求項１２のうちいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作は、前記オーバーレイ画像を点滅させる又は前記点滅の状態を変更する動作を含む
請求項１０から請求項１３のうちいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記点滅の状態を変更する動作は、前記点滅の間隔及び範囲のうち少なくとも一方を変更する動作を含む
請求項１４に記載の測定装置。
【請求項１６】
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作は、前記オーバーレイ画像の一部の表示状態を変更させる動作を含む
請求項１０から請求項１５のうちいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１７】
前記オーバーレイ画像の一部は、前記オーバーレイ画像に含まれる特徴領域である
請求項１６に記載の測定装置。
【請求項１８】
前記撮像部とは別個に設けられ、前記測定対象物の画像を撮像する第２撮像部を備え、
前記制御部は、前記オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作において、前記第２撮像部によって撮像される画像のうち少なくとも一部を表示させる
請求項１０から請求項１７のうちいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項１９】
前記第２撮像部は、カラーカメラであり、
前記第２撮像部によって撮像される画像は、カラー画像を含む
請求項１８に記載の測定装置。
【請求項２０】
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測定する請求項９に記載の形状測定方法と、
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２１】
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１０から請求項１８のうちいずれか一項に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２２】
測定対象物の三次元形状を測定する測定装置に含まれるコンピュータに、
前記測定対象物のライブビュー画像を表示する処理と、
第１の三次元データを取得する際に撮像される前記測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像として前記ライブビュー画像に重ねて表示する処理と、
前記オーバーレイ画像の表示状態を変更する処理と、
前記第１の三次元データと重複する部分を有し前記ライブビュー画像に対応する前記測定対象物の第２の三次元データと、前記第１の三次元データとを連結する処理と
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、三次元データの連結方法、測定方法、測定装置、構造物製造方法、構造物製造システム、及び形状測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の三次元形状を測定する手法として、例えば位相シフト法が知られている。位相シフト法を用いた形状測定装置は、投影部、撮像部、及び制御部を備えている。この投影部は、正弦波状の光強度の分布を有する縞状のパターン光（以下、構造光という。）を測定対象物に投影する。この際、撮像部は、４種類の異なる位相の構造光がそれぞれ測定対象物に投影されるときに、それぞれ測定対象物を撮像して４つの位相画像を取得する。制御部は、撮像部が撮像した４つの画像における各画素の信号強度に関するデータを所定の演算式に当てはめ、測定対象物の面形状に応じた各画素における縞の位相値を求める。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値から測定対象物の三次元データ（例えば、点群データ）を算出する。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。
【０００３】
上記の場合において、例えば測定対象物が撮像部の撮像視野に収まらないときには、測定対象物の異なる位置をそれぞれ測定して算出した、各三次元データを連結することで測定対象物全体の三次元形状を測定することができる。三次元データをつなぎ合わせは、例えば三次元データの一部同士を重ねあわせて行う。また、三次元データの一部同士を重ね合わせる際には、測定対象物の同じ領域における三次元データ同士を重ね合わせる。
【０００４】
三次元データの一部同士を重ね合わせる処理では、まず測定対象物の第１部分の画像を撮像し、次に第１部分の画像と一部が重なるように第２部分の画像を撮像し、それぞれ三次元データを算出する。この第１部分の画像と第２部分の画像との重複部分の範囲は、予め設定されている。例えば、この重複部分の範囲は、第１部分の画像と第２部分の画像とが、３つ以上の共通の特徴領域を互いに含む範囲となるように設定される。この特徴領域は、例えば第１部分の画像及び第２部分の画像の各画像内の領域であって、他の領域に対して輝度（信号強度）が変化していることにより識別可能な領域である。この場合、輝度（信号強度）の変化は、測定対象物の形状や表面の光反射率等の変化等に基づくものである。そして、第１部分及び第２部分の各三次元データにおいて、重複して撮像された部分同士を重ねるようにして、第１部分の三次元データと第２部分の三次元データとを連結する。このとき、第１部分の三次元データと第２部分の三次元データとで共通の座標データとなる上記３つの特徴領域の画素をサーチして、第１部分と第２部分との重複部分を判断する。三次元データを複数回連結する場合には、順次新たな三次元データを重ねていくようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４５０２０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来では、第１部分の画像と第２部分の画像とがどの程度重複しているのかを確認しながら撮像することが困難であったため、撮像に手間がかかってしまい、三次元データの連結を効率的に行うことが困難であった。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、三次元データの連結を効率的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様に従えば、測定対象物について取得される複数の三次元データを連結する三次元データの連結方法であって、測定対象物のライブビュー画像を表示することと、第１の三次元データを取得する際に撮像される測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示することと、オーバーレイ画像の表示状態を変更することと、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結することとを含む三次元データの連結方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２態様に従えば、測定対象物の三次元形状を測定する測定方法であって、測定対象物についての複数の三次元データを取得することと、本発明の第１態様に従う三次元データの連結方法を用いて複数の三次元データを連結することと、連結された結果に基づいて、測定対象物の三次元形状を算出することとを含む測定方法が提供される。
【００１０】
本発明の第３態様に従えば、測定対象物の三次元形状を測定する測定装置であって、測定対象物を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像される画像を表示する表示部と、測定対象物のライブビュー画像を撮像部に撮像させ、ライブビュー画像を表示部に表示させる動作と、測定対象物の第１の三次元データを取得する際に測定対象物の画像の一部を撮像部で撮像させ、測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示部に表示させる動作と、オーバーレイ画像の表示状態を変更させる動作と、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結する動作と、を行わせる制御部と、連結された結果に基づいて、測定対象物の三次元形状を算出する算出部とを備える測定装置が提供される。
【００１１】
本発明の第４態様に従えば、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前記構造物を作製することと、作製された構造物の形状を測定する本発明の第２態様に従う形状測定方法と、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。
【００１２】
本発明の第５態様に従えば、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本発明の第３態様に従う測定装置と、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。
【００１３】
本発明の第６態様に従えば、測定対象物の三次元形状を測定する測定装置に含まれるコンピュータに、測定対象物のライブビュー画像を表示する処理と、第１の三次元データを取得する際に撮像される測定対象物の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示する処理と、オーバーレイ画像の表示状態を変更する処理と、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結する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】
【００１４】
本発明の態様によれば、三次元データの連結を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る形状測定装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示す形状測定装置の詳細構成の一例を示すブロック図である。
【図３】投影領域における構造光の強度分布を示す図である。
【図４】測定対象物のない平面に各位相の縞パターンが投影された状態を示す図である。
【図５】形状測定装置の動作を説明しつつ、測定方法の一例について説明するフローチャートである。
【図６】測定対象物と形状測定装置との位置関係の一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図８】参照像とオーバーレイ画像との関係を示す図である。
【図９】本実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１３】第３実施形態に係る測定方法において表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１４】表示装置に表示される画像の他の例を示す図である。
【図１５】変形例に係る形状測定装置の一例を示す図である。
【図１６】変形例に係る形状測定装置の表示装置に表示される画像を示す図である。
【図１７】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１８】構造物製造方法の実施形態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】
【００１６】
＜第１実施形態＞  
図１は、第１実施形態に係る形状測定装置の一例を示す図である。なお、図１において、紙面の右方向をＸ軸とし、Ｘ軸と直交するある方向をＹ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としている。形状測定装置１は、位相シフト法を用いて測定対象物２の三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、表示装置７０と、筐体９０とを備える。形状測定装置１は、投影部１０、撮像部５０、演算処理部６０及び表示装置７０が持ち運び可能な筐体９０に収容された構成となっている。
【００１７】
投影部１０は、第１の方向Ｄ１（図１のＸ軸方向）に沿った光強度分布を有するライン状の投影光１００を生成する。そして、投影部１０は、生成した投影光１００を第１の方向とは異なる第２の方向Ｄ２（図１のＹ軸方向）に沿って走査することにより、投影領域２００に対して構造光１０１を投影する。第１実施形態の構造光１０１は、位相シフト法で用いる構造光である。なお、構造光１０１、投影領域２００、及び特徴領域の詳細については後述する（図３及び図４参照）。
【００１８】
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、投影光１００を生成する。投影光学系３０は、光生成部２０で生成された投影光１００を投影する。投影光学系３０から出射された投影光１００は、走査部４０を介して測定対象物２または測定対象物２の近傍に向けて投影される。走査部４０は、投影光１００を第２の方向Ｄ２（図１のＹ軸方向）に走査する。
【００１９】
撮像部５０は、測定対象物２を撮像する。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。撮像部５０は、投影光１００が投影された測定対象物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。撮像部５０は、例えば構造光１０１が投影された測定対象物２の像（以下、「測定像」と表記する。）を撮像する。また、撮像部５０は、例えば自然光による測定対象物２の像（以下、「参照像」と表記する。）を撮像する。参照像は、静止画像及びライブビュー画像を含む。
【００２０】
撮像部５０は、受光光学系５１及び撮像装置５２を有している。撮像部５０としては、モノクロカメラが用いられる。受光光学系５１は、測定対象物２の表面において、投影光１００が投影された部分を含む領域の像を撮像装置５２に結像させる光学系である。受光光学系５１は、例えば複数のレンズが用いられる。撮像装置５２は、受光光学系５１によって結像された像に基づいて測定対象物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。
【００２１】
演算処理部６０は、光生成部２０による投影光１００の生成を制御する。また、演算処理部６０は、走査部４０による投影光１００の走査と、撮像部５０による測定対象物２の撮像とを同期させるように、走査部４０及び撮像部５０を制御する。また、演算処理部６０は、自然光による測定対象物２の像を撮像するように撮像部５０を制御する。また、演算処理部６０は、撮像部５０が撮像した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、測定対象物２の三次元形状を算出する。
【００２２】
次に、図２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２は、図１に示す形状測定装置１の詳細構成の一例を示すブロック図である。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Ｘ軸となり、紙面の上方向がＺ軸となり、紙面の裏から表に向かう方向がＹ軸となる。図２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、投影光学系３０、及び走査部４０を有している。図１に示す光生成部２０は、レーザコントローラ２１及びレーザダイオード２２を含む。
【００２３】
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。例えば、レーザコントローラ２１は、後述するように、制御部６２からの指令信号に基づいて、走査部４０による投影光１００の走査と同期するようにレーザ光の光強度を変化させることが可能となっている。なお、制御部６２については後述する。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レーザ光を照射する光源である。レーザダイオード２２は、例えば赤色光を射出する赤色レーザダイオードと、緑色光を射出する緑色レーザダイオードと、青色光を射出する青色レーザダイオードとを有している。
【００２４】
投影光学系３０は、上述したように、投影光１００を投影する。投影光学系３０は、一つまたは複数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。
【００２５】
走査部４０は、投影光学系３０から出射された投影光１００を、例えば、ミラー等の反射光学素子を用いて反射し、その反射角を変化させることにより投影光１００を第２の方向Ｄ２（図２のＹ軸方向）に走査する。走査部４０を構成する反射光学素子の一例として、静電気でミラーを共振させて投影光１００の反射角を変化させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが用いられる。第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１（図２のＸ軸方向）と異なる測定対象物２上の方向である。例えば、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とは直交している。
【００２６】
ＭＥＭＳミラーは、図１に示すように紙面内の振動中心ＡＸを軸として方向Ｓ（図１参照）に振動し、投影光１００を所定の反射角で反射させつつ、その反射角を変化させる。ＭＥＭＳミラーによる第２の方向Ｄ２の走査幅（つまり、投影領域２００における第２の方向Ｄ２の長さ）は、ＭＥＭＳミラーの振動方向Ｓの振幅によって決定される。また、ＭＥＭＳミラーにより投影光１００が第２の方向Ｄ２に走査される速度は、ＭＥＭＳミラーの角速度（つまり、共振周波数）によって決定される。また、ＭＥＭＳミラーを振動させることにより、投影光１００を往復して走査可能となる。投影光１００の走査の開始位置は任意である。例えば、投影領域２００の端から投影光１００の走査が開始されるほかに、投影領域２００の略中央付近から走査が開始されてもよい。
【００２７】
図３は、投影領域２００における構造光１０１の強度分布を示す図である。図１に示すような３軸座標系を設定した場合、図３においては、紙面の右方向がＹ軸となり、紙面の上方向がＸ軸となり、紙面の裏から表に向かう方向がＺ軸となる。
【００２８】
図３に示すように、投影光１００は、第１の方向Ｄ１に所定の長さを有するスリット状の光である。投影光１００は、第２の方向Ｄ２に所定の距離にわたって走査されることで矩形状の投影領域２００を形成する。投影領域２００は、構造光１０１が投影される領域であり、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とで規定される領域である。投影領域２００は、測定対象物２の一部または全部を含んでいる。
【００２９】
図３に示す構造光１０１は、第２の方向Ｄ２に沿って周期的な光強度の分布を有するパターン光である。第１実施形態では、構造光１０１の一例として、第２の方向Ｄ２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Ｐが用いられる。縞パターンＰは、例えば投影光１００の波長を所定波長（例、約６８０ｎｍ）として、投影光１００の光強度を周期的に変化させつつ第２の方向Ｄ２に走査することで形成される。縞パターンＰは、明るい部分（図３の白い部分）と暗い部分（図３の黒い部分）とが第２の方向Ｄ２に沿って変化する明暗パターンを有する。また、縞パターンＰは、濃い部分（図３の黒い部分）と薄い部分（図３の白い部分）とが徐々に変化する濃淡パターンとも表現される。また、縞パターンＰは、格子状のパターンであるから格子パターンとも表現される。また、第２の方向Ｄ２を明暗の方向または濃淡の方向、格子の方向ともいう。
【００３０】
続いて、図２に示すように、撮像部５０は、受光光学系５１、ＣＣＤカメラ５２ａ、及び画像メモリ５２ｂを有している。撮像装置５２は、ＣＣＤカメラ５２ａ及び画像メモリ５２ｂを含む。受光光学系５１は、上述したように、測定対象物２の表面において、投影光１００が投影された部分を含む領域の像または自然光による像をＣＣＤカメラ５２ａの受光面に結像させる。ＣＣＤカメラ５２ａは、電荷結合素子(Charge Coupled Device）を用いたカメラである。
【００３１】
ＣＣＤカメラ５２ａにより生成される画像データは画素毎の信号強度データによって構成される。例えば、画像データは５１２×５１２＝２６２１４４画素の信号強度データで構成される。画像メモリ５２ｂは、ＣＣＤカメラ５２ａが生成した画像データを記憶する。
【００３２】
続いて、図２に示すように、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。  
操作部６１は、ユーザ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、ユーザによって操作されるボタン、スイッチ、タッチパネルなどである。
【００３３】
制御部６２は、光生成部２０と、走査部４０と、撮像部５０とを制御する。制御部６２は、設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って次の制御を実行する。
【００３４】
制御部６２は、走査部４０及びＣＣＤカメラ５２ａに指令信号を出力し、ＣＣＤカメラ５２ａによる測定対象物２の撮像が、走査部４０による縞パターンＰの走査に同期するように制御する。また、制御部６２は、ＣＣＤカメラ５２ａによる１フレームの撮像と、縞パターンＰの複数回の走査とを同期させるように制御する。また、制御部６２は、ＣＣＤカメラ５２ａを単独で制御することが可能である。この場合、制御部６２の制御により、ＣＣＤカメラ５２ａは、自然光による測定対象物２の像を所定のフレームレートで撮像する。
【００３５】
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から赤色光、青色光及び緑色光を組み合わせた所望のレーザ光を照射可能である。また、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から照射されるレーザ光の光強度を調整可能である。制御部６２は、縞パターンＰを測定対象物２に投影する場合、例えばレーザコントローラ２１と走査部４０とを同期制御することにより、所定波長の投影光１００の光強度を周期的に変化させつつ該投影光１００を第２の方向Ｄ２に走査する。
【００３６】
走査部４０を構成するＭＥＭＳミラーの周波数は、例えば５００Ｈｚ（ＭＥＭＳミラーの振動周期は往復２ｍｓ）に設定される。また、ＣＣＤカメラ５２ａのシャッタースピード（ＣＣＤカメラ５２ａの露光時間）は例えば４０ｍｓに設置される。従って、ＣＣＤカメラ５２ａが１枚の画像を撮像する間に、走査部４０は投影光１００を投影領域２００に４０回走査（２０回往復走査）する。制御部６２は、ＣＣＤカメラ５２ａによる１フレームの撮像の間に、例えば走査部４０により、投影光１００を２０回往復させるように制御を行う。ただし、ＣＣＤカメラ５２ａによる１フレームの撮像において、投影光１００を何往復走査させるかは、任意に設定可能である。例えば、ＣＣＤカメラ５２ａのシャッタースピードの調整や、ＭＥＭＳミラーの周波数の調整により、１フレームの撮像で取り込む投影光１００の走査数は調整される。
【００３７】
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プログラムを記憶する。また、設定情報記憶部６３は、表示制御部６７に表示制御を実行させるためのプログラムを記憶する。このようなプログラムとして、例えば表示装置７０にライブビュー画像を表示させるためのプログラムや、測定対象物２の参照像の一部をオーバーレイ画像として上記ライブビュー画像に重ねて表示装置７０に表示させるためのプログラムなどが挙げられる。なお、ライブビュー画像は、ＣＣＤカメラ５２ａからの出力がリアルタイムで表示装置７０に表示される画像である。ライブビュー画像は、例えば撮像部５０により撮像されている測定対象物２等の画像をユーザが確認するために用いられる。また、オーバーレイ画像は、ライブビュー画像に重ねて表示される画像である。
【００３８】
また、設定情報記憶部６３は、演算部６５に対して、三次元形状の演算処理を実行させるためのプログラムを記憶する。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Ｐの縞の位相から測定対象物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。
【００３９】
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Ｐを投影して撮像した測定対象物２の測定像や、自然光による測定対象物２の参照像などが記憶される。取込メモリ６４には、複数の記憶領域が設けられている。測定像の画像データ及び参照像の画像データは、例えばそれぞれ異なる記憶領域に記憶される。
【００４０】
演算部６５は、設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムやキャリブレーション情報に従って、所定の演算を実行する。演算部６５は、例えば撮像部５０によって撮像された参照像に基づいた画像処理により測定対象物２の特徴領域を検出する。特徴領域は、例えば測定対象物２の参照像に含まれる領域であって、他の領域に対して輝度が変化していることにより識別可能な領域である。この場合、輝度の変化は、測定対象物２の形状や表面の光反射率等の変化等に基づくものである。なお、このような特徴領域として、測定対象物２上又はその周囲に上記の不図示のマーカを配置した場合、該マーカが、特徴領域として含まれてもよい。
【００４１】
画像記憶部６６は、演算部６５による演算処理によって算出される測定対象物２の三次元形状データを記憶する。また、画像記憶部６６は、演算部６５によって算出される測定対象物２の画像データや、演算処理の際に用いられる画像データなどを記憶する。このような画像データには、静止画、動画、ライブビュー画像などが含まれる。
【００４２】
表示制御部６７は、設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って、ライブビュー画像の表示制御を実行する。この場合、表示制御部６７は、画像記憶部６６に記憶された測定対象物２のライブビュー画像を読み出し、表示装置７０の表示画面に表示させる。
【００４３】
また、表示制御部６７は、設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って、オーバーレイ画像の表示制御を実行する。この場合、表示制御部６７は、画像記憶部６６に記憶された測定対象物２の参照像のデータを読み出す。そして、表示制御部６７は、読み出した参照像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示装置７０の表示画面に表示させる。表示画面のうちオーバーレイ画像が表示される範囲については、ユーザが予め設定しておいてもよいし、自動で設定されてもよい。
【００４４】
また、表示制御部６７は、表示画面に表示されるオーバーレイ画像の表示状態を変更する制御を行う。このオーバーレイ画像の表示状態の変更には、例えばオーバーレイ画像の透明度を変更することなどが含まれる。オーバーレイ画像の透明度については、表示制御部６７が自動で設定してもよいし、表示制御部６７がユーザによって設定される値に応じて設定してもよい。オーバーレイ画像の透明度をユーザに設定させる場合、表示制御部６７は、透明度を表す情報を表示装置７０の表示画面に表示させる制御を行ってもよい。
【００４５】
また、表示制御部６７は、設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って三次元形状の画像の表示制御を実行する。すなわち、表示制御部６７は、ユーザによる操作部６１の操作に応じて、または自動的に、画像記憶部６６に記憶された三次元形状データを読み出す。そして、表示制御部６７は、読み出した三次元形状データに基づいて表示装置７０の表示画面に測定対象物２の三次元形状の画像を表示させる制御を実行する。
【００４６】
表示装置７０は、表示制御部６７の制御により、測定対象物２の三次元形状の画像や参照像（静止画像及びライブビュー画像）を表示する装置である。また、表示装置７０として、例えばタッチパネルが用いられている。この表示装置７０は、画像等を表示させるものであるが、タッチパネルによる操作が可能であるため、操作部６１としても用いられる。
【００４７】
また、上記の制御部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により構成される。すなわち、演算処理装置が設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って制御部６２が実行する処理を行う。また、演算処理装置が設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って演算部６５が実行する処理を行う。また、演算処理装置が設定情報記憶部６３に記憶されているプログラムに従って表示制御部６７が実行する処理を行う。このプログラムには、測定プログラムが含まれる。
【００４８】
この測定プログラムは、演算処理装置（制御部６２）に対して、測定対象物２のライブビュー画像を表示する処理と、測定対象物２の三次元データ（第１の三次元データ）を取得する際に撮像される測定対象物２の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示する処理と、オーバーレイ画像の表示状態を変更する処理と、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物２の第２の三次元データと、上記の第１の三次元データとを連結する処理とを実行させる処理とを行わせる。
【００４９】
次に、位相シフト法の原理について説明する。  
位相シフト法は、三角測量の原理に基づいて、測定対象物２へ投影した正弦波状の光強度分布を有する縞パターンＰの縞の位相をシフトさせて撮像した縞画像（縞パターンＰが投影された測定対象物２の測定像）を解析することにより、三次元的に形状を計測する手法である。本実施形態において、縞パターンＰは、縞の位相を第２の方向Ｄ２に沿ってπ／２ずつシフトさせた４種類の縞パターンＰである。ここで、縞パターンＰの位相は、縞パターンＰの光強度の分布である正弦波の位相と言い換えることができる。つまり、光強度の分布である正弦波をπ／２ずつ第２の方向Ｄ２に沿ってシフトさせて４種類の縞パターンＰを生成する。
【００５０】
以下、例えば基準となる縞パターンＰを第１縞パターン（第１位相光）Ｐ１とし、この第１縞パターンＰ１の位相を０とする。そして、この第１縞パターンＰ１の位相をπ／２だけシフトさせた縞パターンＰを第２縞パターン（第２位相光）Ｐ２とし、第１縞パターンＰ１の位相をπだけシフトさせた縞パターンＰを第３縞パターン（第３位相光）Ｐ３とし、第１縞パターンＰ１の位相を３π／２だけシフトさせた縞パターンＰを第４縞パターン（第４位相光）Ｐ４とする。
【００５１】
図５（ａ）〜（ｄ）は、測定対象物２のない平面に第１縞パターンＰ１〜第４縞パターンＰ４が投影された状態を示す図であり、投影領域２００内における撮像領域２１０の画像である。なお、撮像領域２１０は、撮像部５０により撮像される測定対象物２の領域である。図５（ａ）は第１縞パターンＰ１、（ｂ）は第２縞パターンＰ２、（ｃ）は第３縞パターンＰ３、（ｄ）は第４縞パターンＰ４を示している。
【００５２】
位相シフト法では、図５（ａ）〜（ｄ）に示すような第１縞パターンＰ１〜第４縞パターンＰ４を投影部１０から測定対象物２に投影すると共に、投影部１０に対して異なる角度に配置される撮像部５０で測定対象物２を撮影する。このとき、投影部１０、測定対象物２、撮像部５０は、三角測量の位置関係になるよう配置される。
【００５３】
撮像部５０は、第１縞パターンＰ１〜第４縞パターンＰ４がそれぞれ測定対象物２に投影された状態で、それぞれ測定対象物２を撮像して４つの測定像を取得する。そして、演算処理部６０は、撮像部５０が撮像した４つの測定像のそれぞれの信号強度に関するデータを以下の（式１）に当てはめ、測定対象物２の面形状に応じた各画素における縞の位相値φを求める。
【００５４】
φ（ｕ，ｖ）＝ｔａｎ−１｛（Ｉ４（ｕ，ｖ）−Ｉ２（ｕ，ｖ））／（Ｉ１（ｕ，ｖ）−Ｉ３（ｕ，ｖ））｝・・・（式１）
ただし、（ｕ、ｖ）は画素の位置座標を示している。また、Ｉ１は第１縞パターンＰ１が投影されたときに撮像された測定像の信号強度である。同様に、Ｉ２は第２縞パターンＰ２、Ｉ３は第３縞パターンＰ３、Ｉ４は第４縞パターンＰ４がそれぞれ投影されたときの測定像の信号強度である。
【００５５】
このように、画像の画素毎に正弦波状に変化する信号強度の位相を求めることができる。位相φ（ｕ，ｖ）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（ｕ，ｖ）に基づいて三角測量の原理により三次元形状（画像の各点での高さ情報）が求められる。
【００５６】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、縞パターンＰの位相が０、π／２、π、３π／２とシフトする毎に、撮像領域２１０上で縞の位置（縞の明るい部分と縞の暗い部分の位置）が位相差分だけずれているのが確認される。このように、縞パターンＰの位相をシフトさせることにより、撮像領域２１０上においては、位相に対応して、縞の明るい部分及び暗い部分の位置が第２の方向Ｄ２にずれた状態で投影される。
【００５７】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、例えば、第２縞パターンＰ２では、第１縞パターンＰ１に対して、縞の位置が位相π／２に対応する距離だけ第２の方向Ｄ２にずれている。また、第３縞パターンＰ３では、第１縞パターンＰ１に対して、縞の位置が位相πに対応する距離だけ第２の方向Ｄ２にずれている。同様に、第４縞パターンＰ４では、第１縞パターンＰ１に対して、縞の位置が位相３π／２に対応する距離だけ第２の方向Ｄ２にずれている。このため、撮像領域２１０上においては、第１縞パターンＰ１から第４縞パターンＰ４にかけて、縞の位置が等間隔ずつ第２の方向Ｄ２にずれた状態で投影される。
【００５８】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）では、平面上に投影された縞パターンＰの像を示しているので、縞パターンＰの像の形状に変化はない。測定対象物２がある場合は、測定対象物２の表面に縞パターンＰが投影されるので測定対象物２の形状（高さ）に応じて縞パターンＰの像が第２の方向Ｄ２（図３のＹ軸方向）に沿って変形する。
【００５９】
次に、上記のように構成された形状測定装置１を用いた測定方法の一例について説明する。第１実施形態では、測定対象物２が撮像部５０の撮像視野よりも大きくなるように配置された場合を例に挙げて説明する。例えば、図１に示すように、測定対象物２がＹ方向において投影領域２００よりも大きい寸法となっている。この場合、測定対象物２のうち−Ｙ側の第１部分２Ｍ及び＋Ｙ側の第２部分２Ｎ（図１参照）をそれぞれ測定し、各三次元データをつなぎ合わせることで測定対象物２全体の三次元形状を測定する手順を例に挙げる。この三次元データの一部同士をつなぎ合わせる処理では、第１部分２Ｍの画像と一部が重なるように第２部分２Ｎの画像を撮像し、それぞれ三次元データを算出する。このとき、本実施形態では、第１部分２Ｍの画像と第２部分２Ｎの画像との重複部分の範囲が、予め設定されている場合を例に挙げて説明する。なお、この重複部分の範囲については、予め設定される場合に限定されるものではなく、例えば撮像等を行っている間に設定を行うようにしてもよい。また、本実施形態では、第１部分２Ｍの画像と第２部分２Ｎの画像とが共通の３つの特徴領域（ここでは、一例として測定対象物２の形状の特徴領域）を互いに含むように、例えばこの２つの画像の半分ずつが重複部分の範囲として設定されるが、これには限定されない。
【００６０】
図５は、第１実施形態に係る測定方法の一例について説明するフローチャートである。また、図６は、測定方法における測定対象物２と形状測定装置１との位置関係の一例を示す図である。また、図７〜図１０は、測定方法において表示領域７０ａで表示される画像等を処理順に沿って模式的に示す図である。
【００６１】
本実施形態の測定方法では、ユーザは、図６に示す測定位置Ａ１に形状測定装置１を配置して測定対象物２の第１部分２Ｎの画像を撮像する。その後、ユーザは、形状測定装置１を＋Ｙ側に移動させ、図６に示す測定位置Ａ２に形状測定装置１を配置して第２部分２Ｎの画像を撮像する。
まず、ユーザが、測定対象物２のうち−Ｙ側の第１部分２Ｍについて測定する場合を説明する。形状測定装置１の電源がオンとなった状態において、制御部６２は、撮像部５０に対して、自然光による測定対象物２のライブビュー画像を所定のフレームレートで撮像させる。表示制御部６７は、図７（ａ）に示すように、撮像部５０によって撮像されたライブビュー画像Ｉｍ１を表示装置７０の表示領域７０ａに表示させる。この状態から、ユーザは、形状測定装置１を撮像位置Ａ１まで移動させ、シャッター操作を行う。
【００６２】
ユーザによりシャッター操作が行われると、制御部６２は、光生成部２０及び走査部４０に対して指令信号を出力し、第１部分２Ｍに４種類の縞パターンＰ（図５（ａ）〜（ｄ）参照）を投影させ、各縞パターンＰが投影された第１部分２Ｍの測定像をそれぞれＣＣＤカメラ５２ａに撮像させる。そして演算部６５は、４種類の測定像に基づいて、第１部分２Ｍの三次元データ（第１の三次元データ）を取得する（ステップＳ０１）。この三次元データは、第１部分２Ｍの三次元形状に関する画像データである。
【００６３】
また、演算部６５は、上記シャッター操作が行われた場合、撮像部５０によって第１部分２Ｍの参照像ＩｍＲ（図８参照）を取得する。図８に示すように、参照像ＩｍＲは、第１部分２Ｍの静止画像である。演算部６５は、画像処理により、取得した第１部分２Ｍの参照像ＩｍＲのうち複数の位置で特徴領域Ｃを検出する。特徴領域Ｃとしては、例えば、測定対象物２の角部や凹部等に対応する３つの部分が検出される。表示制御部６７は、図７（ｂ）に示すように、撮像部５０によって撮像されるライブビュー画像Ｉｍ１を表示領域７０ａの全体に表示させる（ステップ０２）と共に、取得した参照像ＩｍＲの右側半分（図８参照）をオーバーレイ画像Ｉｍ２としてライブビュー画像Ｉｍ１の左側半分の領域に重ねて表示させる（ステップＳ０３）。
【００６４】
本実施形態では、形状測定装置１を＋Ｙ方向に移動させることで次の撮像を行う。そのため、表示制御部６７は、形状測定装置１の移動方向とは反対側、すなわち表示領域７０ａの左側半分の領域にオーバーレイ画像Ｉｍ２を配置させる。このとき、表示制御部６７は、参照像ＩｍＲの右側（＋Ｙ側）半分に相当する部分を、オーバーレイ画像Ｉｍ２として表示させる。
【００６５】
また、表示制御部６７は、オーバーレイ画像Ｉｍ２を所定の透明度で表示させる。このため、ライブビュー画像Ｉｍ１は、オーバーレイ画像Ｉｍ２が表示される領域では、オーバーレイ画像Ｉｍ２から透けるように表示される。
【００６６】
次に、表示制御部６７は、図９（ａ）に示すように、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度を示すインジケータ７１を表示領域７０ａ内に表示させる。この場合、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が高いほど、オーバーレイ画像Ｉｍ２からライブビュー画像Ｉｍ１が透けて見える度合いが大きくなる。例えば、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が最も高い場合、ライブビュー画像Ｉｍ１はオーバーレイ画像Ｉｍ２を重ねない状態と同等に表示される。逆に、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が低いほど、オーバーレイ画像Ｉｍ２からライブビュー画像Ｉｍ１が透けて見える度合いが小さくなる。例えば、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が最も低い場合、ライブビュー画像Ｉｍ１は見えない状態となる。このインジケータ７１は、例えばゲージが上端に達するほど透明度が低くなる（ライブビュー画像Ｉｍ１が透けて見える度合いが大きくなる）ように設定されるが、これには限定されない。インジケータ７１が示された後、ユーザは、表示領域７０ａに表示されるライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを確認し、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度を調整可能である。ユーザによってオーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が変更された場合、表示制御部６７は、変更された透明度に基づいてオーバーレイ画像Ｉｍ２の表示を変更する（ステップＳ０４）。また、表示制御部６７は、変更された透明度に応じてインジケータ７１のゲージを変更する。例えば図９（ｂ）では、図９（ａ）の状態に比べて、ユーザによってオーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が高くなるように設定された場合の例を示している。図９（ｂ）の表示状態では、図９（ａ）の表示状態に比べて、オーバーレイ画像Ｉｍ２を透かして表示されるライブビュー画像Ｉｍ１が明瞭になっている。また、インジケータ７１のゲージが下側に移動している。このように、ユーザは、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示状態を変更することにより、表示領域７０ａにおいてライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを識別しやすくすることができる。
【００６７】
次に、ユーザは、測定対象物２のうち＋Ｙ側の第２部分２Ｎについて測定する。ユーザは、形状測定装置１を＋Ｙ側（例えば、図６に示す位置Ａ１ａ）に移動させると、図１０（ａ）に示すように、ライブビュー画像Ｉｍ１が切り替わる。このときユーザは、表示領域７０ａに表示されるライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを見比べ、オーバーレイ画像Ｉｍ２で示される測定対象物２の表示に対して、ライブビュー画像Ｉｍ１で示される測定対象物２の表示が重なるように形状測定装置１を＋Ｙ方向に移動させる。このとき、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示状態が変更され、ライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを容易に識別できるようになっているため、ユーザは容易にこれらの画像を重ね合わせることが可能となる。
【００６８】
その後、図１０（ｂ）に示すように、ユーザは、ライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とが重なる位置（例えば、図６に示す撮像位置Ａ２）に形状測定装置１の位置を調整した後、シャッター操作を行う。このシャッター操作が行われると、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が入力される。また、シャッター操作が行われた場合、第２部分２Ｎとの距離を測定して、投影光学系３０や受光光学系５１のフォーカス合わせが行われてもよい。
【００６９】
シャッター操作が行われると、制御部６２は、光生成部２０及び走査部４０に対して指令信号を出力し、測定対象物２のうち＋Ｙ側の第２部分２Ｎに４種類の縞パターンＰを投影させ、各縞パターンＰが投影された第２部分２Ｎの測定像をそれぞれＣＣＤカメラ５２ａに撮像させる。その後、演算部６５は、４種類の測定像に基づいて、第２部分２Ｎの三次元データ（第２の三次元データ）を取得する。この三次元データは、シャッター操作を行った時のライブビュー画像Ｉｍ１に示される測定対象物２の形状データであり、例えば第２部分２Ｎの三次元形状に関する画像データである。このように、第２の三次元データは、ライブビュー画像Ｉｍ１に対応したデータとなっている。また、第２の三次元データの測定像は、オーバーレイ画像Ｉｍ２に表示される測定対象物２と、ライブビュー画像Ｉｍ１に表示される測定対象物２とがほぼ重なった状態で撮像されたものである。したがって、第２の三次元データは、第１の三次元データとの間で重複部分を有している。このようにして、演算処理部６０は、測定対象物２の三次元形状に関する複数の三次元データを取得する（ステップＳ０５）。取得された第２の三次元データと第１の三次元データとの間の重複部分の範囲は、ほぼ予め設定された範囲となる。
【００７０】
また、演算部６５は、上記シャッター操作が行われた場合、撮像部５０によって第２部分２Ｎの参照像を取得する。演算部６５は、取得した第２部分２Ｎの参照像のうち複数の位置で特徴領域を検出する。そして、表示制御部６７は、取得した第２部分２Ｎの参照像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示する。その後、ユーザは、測定対象物２の全体の三次元データを取得した場合には、撮像を終了する。また、測定対象物２の一部の三次元データが得られていない場合には、測定対象物２のすべての部分の三次元データが得られるまで、上記操作を繰り返し行う。すなわち、新たに表示されるオーバーレイ画像とライブビュー画像とを見比べて、ライブビュー画像とオーバーレイ画像とが重なるように形状測定装置１の位置を調整した後、シャッター操作を行う。
【００７１】
次に、演算部６５は、取得した第１部分２Ｍの三次元データと第２部分２Ｎの三次元データとを、測定対象物２の形状が復元するように連結する。これらの三次元データ同士を連結する場合、まず、形状測定装置１から第１部分２Ｍ及び第２部分２Ｎへの回転及び並進を算出する。例えば、算出した第１部分２Ｍの三次元データＸ１と、取得した第１部分２Ｍの参照像ＩｍＲに含まれる特徴領域の２次元座標との対応により、形状測定装置１から第１部分２Ｍへの回転Ｒ１及び並進ｔ１を求める。また、例えば、算出した第２部分２Ｎの三次元データＸ２と、取得した第２部分２Ｎの参照像の特徴領域の二次元座標との対応により、形状測定装置１から第２部分２Ｎへの回転Ｒ２及び並進ｔ２を算出する。なお、特徴領域は、第１部分２Ｍの参照像ＩｍＲと第２部分２Ｎの参照像との間で共通する領域である。この場合の回転及び並進の算出方法としては、学術論文（例、V. Lepetit et al. “EPnP: An Accurate O(n) Solution to the PnP Problem”,International Journal Of Computer Vision, vol. 81, p. 155-166, 2009.）や公開公報などに記載の公知の手法を用いることができる。
【００７２】
次に、演算部６５は、求めたＲ１、ｔ１、Ｒ２、ｔ２を用いて、以下の［数１］により、形状測定装置１の回転Ｒａ及び並進ｔａを求める。なお、回転Ｒ１、Ｒ２、Ｒａは行列式で表され、並進ｔ１、ｔ２、ｔａはベクトルで表される。
【００７３】
【数１】
2016011930.tif 000003
【００７４】
このように、形状測定装置１は、第１位置と第２位置との間で、回転と並進とがそれぞれＲａ、ｔａだけ変化している。したがって、第２位置で取得した三次元データＸ２を、以下の［数２］の変換式によって変換することにより、第１位置から見たときの三次元データに変換できる。
【００７５】
【数２】
2016011930.tif 000004
【００７６】
このように、三次元データＸ１、Ｘ２を変換した後、演算部６５は、特徴領域同士を重ね合わせることにより、三次元データＸ１と三次元データＸ２とを連結する。そして、演算部６５は、連結した三次元データに基づいて測定対象物２の形状を測定する（ステップＳ０６）。
【００７７】
ここで、上記のように三次元データ同士を連結する場合には、第１部分２Ｍの画像と第２部分２Ｎの画像との重複部分の範囲が予め設定された範囲となるようにすることが重要である。従来では、他の領域に対して光反射率等が大きく異なるようなマーカを特徴領域として使用する場合、第１部分２Ｍの画像に対する第２部分２Ｎの画像の重複の程度を確認しながら、所定数の共通の特徴領域（例えば３つのマーカ）が含まれるように重複部分の範囲を設定することができた。しかしながら、マーカを用いずにマーカ以外の領域（測定対象物２の形状や光反射率の変化）を特徴領域として用いる場合、特徴領域と他の領域との間の変化（例えば、画像上におけるコントラスト）が小さくなる場合が多く、所定数の共通の特徴領域が含まれるように重複部分の範囲を設定することが困難であった。そのため、第１部分２Ｍの画像と第２部分２Ｎの画像とがどの程度重複しているのかを確認しながら撮像することが困難となり、重複部分の範囲が予め設定された範囲に対して広すぎたり、狭すぎたりする場合があった。重複部分の範囲が広すぎる場合、測定対象物２の全体を計測するために必要な撮像回数が多くなる。また、重複部分の範囲が狭すぎる場合、所望の数（例えば３つ）の特徴領域がその重複部分に含まれていないため、三次元データ同士の連結の精度が低下し、精度よく三次元データ同士を連結できるように測定対象物２の撮像をやり直す必要がある。そのため、撮像に手間がかかってしまい、三次元データの連結を効率的に行うことが困難であった。
【００７８】
なお、マーカを用いず、マーカ以外の領域であって、被測定物上の特徴領域を利用して第１部分の三次元データと第２部分の三次元データとを連結する理由としては、マーカを配置する手間（一方、配置したマーカを撤去する手間）や測定対象物が大きいためマーカを配置することができないこと等がある。
【００７９】
そこで、本実施形態では、測定対象物２を撮像したときの参照像ＩｍＲの半分をライブビュー画像Ｉｍ１上にオーバーレイ画像Ｉｍ２として表示し、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１とを見比べながら重複部分の位置合わせを行うこととしている。これにより、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が容易となるため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との間の重複部分を予め設定された範囲にすることが容易となる。しかし、単にオーバーレイ画像を表示した場合、測定対象物２の形状や色合い等によっては、オーバーレイ画像とライブビュー画像とを十分に識別できず、重複部分が適正かどうかの判断を行うことが困難となる場合がある。
【００８０】
このような場合、本実施形態では、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度を変更することにより、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が容易となる。そのため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との間の重複部分が適正かどうかの判断を容易に行うことができる。
【００８１】
以上のように、第１実施形態によれば、測定対象物２のライブビュー画像Ｉｍ１を表示することと、第１の三次元データを取得する際に撮像される測定対象物２の画像の一部をオーバーレイ画像Ｉｍ２としてライブビュー画像Ｉｍ１に重ねて表示することと、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示状態を変更することと、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像Ｉｍ１に対応する測定対象物２の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結することとを含むため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が容易となり、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との間の重複部分を予め設定された範囲にすることが容易となる。これにより、測定対象物２の全体を計測するための撮像回数を抑えることができる。また、三次元データ同士の連結を精度よく行うことができるため、測定対象物２の撮像をやり直す可能性が低くなる。そのため、撮像に要する手間を軽減することができ、三次元データの連結を効率的に行うことができる。
【００８２】
＜第２実施形態＞  
次に、第２実施形態を説明する。本実施形態では、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示状態として、オーバーレイ画像の色彩を変更する場合を例に挙げて説明する。図１１（ａ）及び（ｂ）は、表示領域７０ａに表示される画像の一例を示す図である。なお、色彩は、色相、明度及び彩度によって表される。
【００８３】
例えば測定対象物２の第１部分２Ｍを表示領域７０ａに表示させた状態でユーザによりシャッター操作が行われた場合、制御部６２は、第１部分２Ｍの三次元データ（第１の三次元データ）を取得させる。また、演算部６５は、上記シャッター操作が行われた場合、撮像部５０によって第１部分２Ｍの参照像を取得する。演算部６５は、取得した第１部分２Ｍの参照像のうち複数の位置で特徴領域を検出する。また、表示制御部６７は、図１１（ａ）に示すように、取得した参照像の一部をオーバーレイ画像Ｉｍ２としてライブビュー画像Ｉｍ１に重ねて表示する。このとき、表示制御部６７は、測定対象物２の画像に対して色彩を変更した状態でオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示させる。
【００８４】
オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩については、表示制御部６７が自動で設定してもよいし、表示制御部６７がユーザによって設定される値に応じて設定してもよい。本実施形態では、参照像、ライブビュー画像Ｉｍ１、及びオーバーレイ画像Ｉｍ２がモノクロ画像である。このため、オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩を表示制御部６７が設定する場合、例えば、ライブビュー画像Ｉｍ１で表示される部分について、明度を反転させるようにオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示させてもよい。オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩をユーザに設定させる場合、表示制御部６７は、色彩を表す情報を表示装置７０の表示画面に表示させる制御を行ってもよい。
【００８５】
例えばユーザは、表示領域７０ａに表示されるライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを確認し、オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩を変更可能である。ユーザによってオーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩が変更された場合、表示制御部６７は、図１１（ｂ）に示すように、変更された色彩に基づいてオーバーレイ画像Ｉｍ２の表示を変更する。
【００８６】
このように、第２実施形態によれば、オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩を変更することにより、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が容易となる。そのため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との間の重複部分が適正かどうかの判断を容易に行うことができる。これにより、三次元データの連結を精度よくかつ効率的に行うことができる。
【００８７】
なお、図１２は、表示領域７０ａに表示される画像の他の例を示す図である。  
演算部６５が第１部分２Ｍの参照像から特徴領域Ｃを検出した場合、表示制御部６７は、図１２に示すように、参照像のうち特徴領域Ｃに係る部分の色彩のみを変更するように表示してもよい。なお、特徴領域Ｃとしては、例えば測定対象物２に配置される複数（例えば３つ）のマーカであってもよい。これにより、特徴領域Ｃが際立つことになるため、オーバーレイ画像Ｉｍ２（特徴領域Ｃ）とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が一層容易となる。
【００８８】
＜第３実施形態＞  
次に、第２実施形態を説明する。本実施形態では、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示状態として、オーバーレイ画像を点滅させる場合を例に挙げて説明する。図１３（ａ）は、表示領域７０ａに表示される画像の一例を示す図である。
【００８９】
図１３（ａ）に示すように、表示制御部６７は、取得した参照像の一部をオーバーレイ画像Ｉｍ２としてライブビュー画像Ｉｍ１に重ねて表示する。このとき、表示制御部６７は、図１３（ａ）に示すように、オーバーレイ画像Ｉｍ２を点滅させた状態で表示させてもよい。
【００９０】
オーバーレイ画像の点滅について、表示制御部６７は、点滅の間隔や点滅させる範囲を設定可能である。この設定は、表示制御部６７が自動で設定してもよいし、ユーザによって設定される値に応じて設定してもよい。オーバーレイ画像の点滅の間隔や点滅させる範囲をユーザに設定させる場合、表示制御部６７は、点滅の間隔及び点滅させる範囲に関する情報を表示装置７０の表示画面に表示させる制御を行う。
【００９１】
例えばユーザは、表示領域７０ａに表示されるライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２とを確認し、オーバーレイ画像Ｉｍ２の点滅の状態を変更可能である。ユーザによってオーバーレイ画像Ｉｍ２が点滅の状態が変更された場合、表示制御部６７は、変更された態様に基づいてオーバーレイ画像Ｉｍ２の点滅の状態を変更する。
【００９２】
このように、第３実施形態によれば、オーバーレイ画像Ｉｍ２を点滅させることにより、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が容易となる。そのため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との間の重複部分が適正かどうかの判断を容易に行うことができる。これにより、三次元データの連結を精度よくかつ効率的に行うことができる。
【００９３】
なお、図１３（ｂ）は、表示領域７０ａに表示される画像の他の例を示す図である。  
演算部６５が第１部分２Ｍの参照像から特徴領域Ｃを検出した場合、表示制御部６７は、図１３（ｂ）に示すように、参照像のうち特徴領域Ｃに係る部分のみを点滅させるように表示してもよい。なお、特徴領域Ｃは、測定対象物２に配置される複数（例えば３つ）のマーカであってもよい。このように、表示制御部６７は、点滅させる範囲を変更することができる。また、表示制御部６７は、特徴領域Ｃに係る部分のみの点滅の状態を変更してもよい。これにより、特徴領域Ｃが際立つことになるため、オーバーレイ画像Ｉｍ２（特徴領域Ｃ）とライブビュー画像Ｉｍ１との識別が一層容易となる。
【００９４】
＜変形例＞  
次に、本発明の変形例を説明する。以下の変形例は、上記した実施形態の構成に適宜組み合わせて適用することが可能である。  
例えば、上記各実施形態においては、オーバーレイ画像Ｉｍ２が表示領域７０ａの左側半分に表示された場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、測定対象物２の形状によっては、形状測定装置１を上記実施形態のような右方向（＋Ｙ方向）ではなく、上下方向（Ｚ方向）または左方向（−Ｙ方向）に移動させる場合がある。このような場合、オーバーレイ画像Ｉｍ２は、表示領域７０ａのうち形状測定装置１の移動方向とは反対側に表示させるようにする。例えば、形状測定装置１を下側（例えば−Ｚ方向）に移動させる場合にはオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの上側半分に表示させる。また、形状測定装置１を上側（例えば＋Ｚ方向）に移動させる場合にはオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの下側半分に表示させる。また、形状測定装置１を左側（例えば−Ｙ方向）に移動させる場合にはオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの右側半分に表示させる。なお、形状測定装置１の移動方向を変更する場合には、形状測定装置１の移動方向の変更に合わせてオーバーレイ画像Ｉｍ２の表示位置を変更させるようにする。オーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの上側半分に表示させる場合、表示制御部６７は、参照像の下側半分を表示させる。また、オーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの下側半分に表示させる場合、表示制御部６７は、参照像の上側半分を表示させる。また、オーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの右側半分に表示させる場合、表示制御部６７は、参照像の左側半分を表示させる。
【００９５】
また、図１４（ａ）に示すように、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示範囲は、例えばユーザの操作等によって変更可能である。この場合、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示範囲は表示領域７０ａの半分よりも広い範囲であっても、狭い範囲であってもよい。なお、オーバーレイ画像Ｉｍ２の表示範囲を変更する場合、表示制御部６７は、ライブビュー画像Ｉｍ１の座標系でオーバーレイ画像Ｉｍ２をＹ方向に平行移動させるようにする。これにより、測定対象物２の形状や色彩等に応じてオーバーレイ画像Ｉｍ２の表示範囲を変更できるため、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との識別を容易に行うことが可能となる。オーバーレイ画像Ｉｍ２を表示領域７０ａの上側、下側、右側に表示させる場合も同様である。また、例えば、表示制御部６７が演算部６５による画像処理に基づいて自動でオーバーレイ画像Ｉｍ２の表示範囲を変更するようにしてもよい。この場合、表示制御部６７は、オーバーレイ画像Ｉｍ２に含まれる特徴領域の分布に応じて適宜表示範囲を変更できる。このときにオーバーレイ画像Ｉｍ２に含まれる特徴領域は、４つ以上であってもよいし、特徴領域は２つであってもよい。
【００９６】
また、図１４（ｂ）に示すように、上記第１実施形態において、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度が０（不透明）となるように設定することも可能である。この場合、ライブビュー画像Ｉｍ１のうちオーバーレイ画像Ｉｍ２に重なる部分は見えなくなる。なお、測定対象物２のうちＹ方向（図１４（ｂ）の左右方向）に延びる直線状の辺２Ｌが設けられる場合、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度を０としても、ライブビュー画像Ｉｍ１とオーバーレイ画像Ｉｍ２との間で辺２Ｌの重なり具合を見ながら形状測定装置１の位置を調整することができる。
【００９７】
また、上記第１実施形態においては、１つの撮像部５０のみが設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図１５は、変形例に係る形状測定装置１Ａの一例を示す図である。
【００９８】
図１５に示すように、形状測定装置１Ａは、撮像部５０に加えて、撮像部５０とは独立して制御可能な第２撮像部１５０を有する構成となっている。なお、他の構成、例えば投影部１０や演算処理部６０の構成、測定対象物２などの構成については、第１実施形態と同一である。第２撮像部１５０は、受光光学系１５１及び撮像装置１５２を有している。第２撮像部１５０としては、例えばカラーカメラが用いられる。このため、第２撮像部１５０で撮像された画像は、カラー画像となる。
【００９９】
このような構成において、表示制御部６７は、例えば図１６に示すように、第２撮像部１５０で撮像された画像のうち複数（例えば、３つ）のマーカＭの画像を特徴領域Ｃとしてオーバーレイ画像Ｉｍ２に表示させてもよい。この場合、ライブビュー画像Ｉｍ１の全部及びオーバーレイ画像Ｉｍ２のうち特徴領域Ｃ以外の部分はモノクロ画像として表示される。また、オーバーレイ画像Ｉｍ２のうち特徴領域Ｃは、カラー画像として表示される。このため、ユーザは、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１とを容易に識別することができる。また、本変形例を第２実施形態に組み合わせる場合、参照像、ライブビュー画像Ｉｍ１及びオーバーレイ画像Ｉｍ２はカラー画像となる。そのため、オーバーレイ画像Ｉｍ２の色彩を変更する場合には、明度のみならず色相や彩度を変更してもよい。
【０１００】
なお、第２撮像部１５０として、カラーカメラに変えてモノクロカメラが用いられてもよい。なお、特徴部分Ｃは、マーカＭの画像として説明したが、これに限定するものではなく、例えば測定対象物２の一部の画像であってもよい。
【０１０１】
＜構造物製造システム及び構造物製造方法＞  
図１７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１７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（又は形状測定装置１Ａ）、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。
【０１０２】
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、構造物の各位置の座標を示す情報である。また、測定対象物は、構造物である。
【０１０３】
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、１Ａは、成形装置７２０により作製された構造物（測定対象物２）の三次元形状、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、１Ａ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。
【０１０４】
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、１Ａ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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
図１８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１８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。
【０１０８】
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、１Ａは、成形装置７２０が成形した構造物の三次元形状を測定する（ステップＳ３３）。その後、形状測定装置１、１Ａ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、１Ａ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）。
【０１０９】
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）。
【０１１０】
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ると判定した場合は（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。
【０１１１】
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、１Ａ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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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、上記した実施形態や変形例の構成を適宜組み合わせて適用することも可能である。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Ｘ線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。
【０１１４】
例えば、上記した各実施形態及び変形例において、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。
【０１１５】
また、上記した各実施形態及び変形例において、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。
【０１１６】
また、上記した各実施形態及び変形例において、光生成部２０等が構造光１０１を生成するための光は、可視光領域の波長の光、赤外線領域の波長の光、紫外線領域の波長の光、のいずれが用いられてもよい。可視光領域の波長の光が用いられることにより、使用者が投影領域２００を認識可能となる。この可視光領域のうち、赤色の波長が用いられることにより、測定対象物２へのダメージを軽減させることができる。また、上記した各実施形態及び変形例では、参照像として、例えば自然光による測定対象物２の像を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば白色光などの照明光による測定対象物２の像であってもよい。なお、照明光は、白色光には限定されず、他の種類の光であってもよい。
【０１１７】
また、上記した各実施形態及び変形例において、走査部４０は、構造光を反射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、回折光学素子や、屈折光学素子、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構造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。
【０１１８】
また、上記した各実施形態及び変形例において、撮像部５０としてＣＣＤカメラ５２ａが用いられるがこれに限定されない。例えば、ＣＣＤカメラに代えて、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。また、上記実施形態では、撮像部５０として、モノクロカメラが用いられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、カラーカメラが用いられてもよい。
【０１１９】
また、上記した各実施形態及び変形例において、位相シフト法に用いる縞パターンＰの位相を一周期の間に４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、縞パターンＰの位相の一周期２πを５分割した５バケット法や、同じく６分割した６バケット法などが用いられてもよい。
【０１２０】
また、上記した各実施形態及び変形例において、いずれも位相シフト法が用いられているが、空間コード法を用いて測定対象物２の三次元形状を測定するものでもよい。
【０１２１】
また、上記した各実施形態及び変形例において、縞パターンＰ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単色であってもよい。例えば、縞パターンＰは、白色と赤色とで生成されるものでもよい。
【０１２２】
また、上記各実施形態及び変形例において、表示制御部６７が、測定対象物２のうち輪郭部分のみ表示を変更した状態でオーバーレイ画像Ｉｍ２を表示させてもよい。
【０１２３】
また、上記第１実施形態では、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度をユーザの操作によって設定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、表示制御部６７により自動で設定するようにしてもよい。この場合、表示制御部６７が、ライブビュー画像Ｉｍ１の明度等に応じて透明度を設定する構成であってもよい。また、上記第１実施形態において、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度を可変とする範囲についても、ユーザの操作又は表示制御部６７による制御により、変更可能としてもよい。また、上記第１実施形態において、オーバーレイ画像Ｉｍ２の透明度だけでなくライブビュー画像Ｉｍ１の透明度を変更してもよいし、オーバーレイ画像Ｉｍ２とライブビュー画像Ｉｍ１との両方の透明度を変更してもよい。
【０１２４】
また、上記第１実施形態では、参照像ＩｍＲから特徴領域Ｃを検出し、その特徴領域Ｃの位置等を基準としてオーバーレイ画像Ｉｍ２の範囲を設定するようにしたが、これに限定するものではなく、測定対象物２を基準としてオーバーレイ画像Ｉｍ２の範囲を設定してもよい。例えば、参照像ＩｍＲのうち測定対象物２の所定部分を含む領域がオーバーレイ画像Ｉｍ２となるように設定してもよい。この場合、ユーザは、撮像時には表示領域７０ａを確認しつつ、測定対象物２の所定部分を含むように撮像すればよい。
【０１２５】
また、上記実施形態では、演算部６５によって特徴領域Ｃを検出する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばユーザがタッチパネル上で特徴領域を指定するものであってもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態又は変形例では、測定対象物２上の一部を特徴領域Ｃとして用いる場合を例に挙げて説明したが、上記の説明において特徴領域としてマーカを用いてもよい。この場合であっても、第１部分２Ｍの画像と第２部分２Ｎの画像との重複の程度が従来よりも確認しやすくなるため、２つの画像の重複部分を予め設定された範囲にすることが容易となる。よって、測定対象物２の撮像をやり直す可能性がより低くなり、撮像に要する手間を軽減することができるため、三次元データの連結を効率的に行うことができる。
【０１２７】
また、上記第２実施形態では、表示制御部６７によって色彩が自動で設定される場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ユーザが色彩を設定できる構成であってもよい。この場合、表示制御部６７は、例えばユーザが色彩をタッチパネルで設定するための操作領域を表示領域７０ａに表示させるようにする。このような操作領域としては、例えば色相、明度、彩度を個別に変更可能なインジケータを表示させてもよいし、ユーザが直接色彩を選択できるように複数の色彩を並べて表示させてもよい。また、色相、明度、彩度について、数値を入力して変更するようにしてもよい。
【０１２８】
なお、演算処理部６０の全ての機能を持ち運びが可能な筐体に収容しなくてもよく、演算処理部６０の一部の機能（演算部、画像記憶部、表示制御部、及び設定情報記憶部の少なくとも一部）を外部のコンピュータに持たせてもよい。また、本発明は、持ち運び可能な形状測定装置１に限定されず、例えば多関節アームに三次元測定部が設けられた測定機や、測定対象物２を載置するステージ上を三次元測定部が移動可能に構成された測定機などの、据え置き型の形状測定装置に対しても適用できる。
【０１２９】
この場合であっても、上述の実施形態と同様に、ＭＥＭＳミラーの往復振動とレーザダイオードから射出される光強度とを同期させる必要がなく、複雑かつ高度な同期制御が不要となる。投影部１０、撮像部５０、演算処理部６０及び表示装置７０を持ち運びが可能な筐体に収容した形状測定装置を持ち運ぶ場合、特に外部の測定環境（温度、湿度、気圧など）が変化しやすくなるが、外部環境が変化したとしても高精度な測定対象物２の形状測定を行うことができる。
【０１３０】
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、測定対象物２のライブビュー画像を表示する処理と、測定対象物２の三次元データ（第１の三次元データ）を取得する際に撮像される測定対象物２の画像の一部をオーバーレイ画像としてライブビュー画像に重ねて表示する処理と、オーバーレイ画像の表示状態を変更する処理と、第１の三次元データと重複する部分を有しライブビュー画像に対応する測定対象物２の第２の三次元データと、第１の三次元データとを連結する処理とを実行させる処理とを実行する。
【０１３１】
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検出方法、形状測定方法や形状測定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】
【０１３２】
Ｉｍ１…ライブビュー画像  Ｉｍ２…オーバーレイ画像  Ｃ…特徴領域  ＳＹＳ…構造物製造システム  １、１Ａ…形状測定装置  ２…測定対象物  ２Ｍ…第１部分  ２Ｎ…第２部分  ５０…撮像部  ６０…演算処理部  ６２…制御部  ６３…設定情報記憶部  ６５…演算部  ６６…画像記憶部  ６７…表示制御部  ７０…表示装置  ７０ａ…表示領域  ７１…インジケータ  ９０…筐体  １５０…第２撮像部  ７１０…設計装置  ７２０…成形装置  ７３０…制御装置  ７４０…リペア装置
【図１】
2016011930.tif 000005
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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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１６】
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