(57)【要約】      （修正有）【課題】スクリーン上での周辺光量落ちを抑制しつつ、光源の光量分布にばらつきがあっても安定した画像を投影するプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクターは、面光源２と、空間光変調器６と、面光源２からの光を受けて空間光変調器６を照明する照明系５０と、空間光変調器６からの光による像を形成する投影レンズ７と、を有し、照明系５０は、第１光学部材３１と、第１光学部材３１と空間光変調器６との間に配置された柱体形状を有する第２光学部材３２と、を含み、第１光学部材３１は、面光源２から入射し第１光学部材３１を通過する光束の照度分布を第１光学部材３１の出射端面または出射端面と共役な面において均一化し、第２光学部材は、その出射端面において中心部よりも周辺部の照度が大きい照度分布を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面光源と、空間光変調器と、前記面光源からの光を受けて前記空間光変調器を照明する照明系と、前記空間光変調器からの光による像を形成する投影レンズと、を有するプロジェクターであって、
前記照明系は、第１光学部材と、該第１光学部材と前記空間光変調器との間に配置された柱体形状を有する第２光学部材と、を含み、
前記第１光学部材は、前記面光源から入射し前記第１光学部材を通過する光束の照度分布を前記第１光学部材の出射端面または該出射端面と共役な面において均一化させ、
前記第２光学部材は、その出射端面において中心部よりも周辺部の照度が大きい照度分布を形成する、ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記第１光学部材は、光軸の方向に平行な方向の長さに対する、前記光軸の方向に垂直な平面内の少なくとも一つの方向の長さの比が、前記第２光学部材の長さの比より小さいロッドインテグレータを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１光学部材は、光路が互いに平行となるように配置された複数のロッドインテグレータを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記第１光学部材は、フライアイレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第１光学部材の出射端面の面積は、前記第２光学部材の入射端面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第１光学部材の出射端面の面積は、前記第２光学部材の入射端面の面積よりも大きく、
前記第１光学部材の前記出射端面の像を前記第１光学部材の前記出射端面と前記第２光学部材の前記入射端面との間に前記第２光学部材の前記入射端面より小さくなるように形成する縮小光学系をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記第１光学部材の出射端面は矩形であり、前記第２光学部材の柱体形状は直方体形状であり、前記第２光学部材の短辺の長さをＤ、前記第２光学部材の前記入射端面と前記出射端面との距離をＬ、前記第１光学部材の前記出射端面の長さをＡ、前記第２光学部材の
屈折率をｎ、前記第１光学部材の前記出射端面またはその共役面と前記第２光学部材の前記入射端面との間の空気換算距離をｄとしたときに、
Ｄ−０．３ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌ≦Ａ≦Ｄ＋ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌを満たすことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
Ｄ−０．２ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌ≦Ａをさらに満たすことを特徴とする請求項７に記載のプロジェクター。
【請求項９】
Ｌ≧２ｎ・ｄ・Ｄ／（Ｄ＋Ａ）をさらに満たすことを特徴とする請求項７または８に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
ｄ≦Ｄ／２をさらに満たすことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項１１】
被検物の形状を計測する計測装置であって、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプロジェクターと、
前記プロジェクターによりパターン光が投影された前記被検物を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像に基づいて前記被検物の形状を求める演算部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター及び計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターでは、光源からの光で空間光変調器を均一に照明する光量分布平滑化手段として一般的にロッドインテグレータが用いられる。特許文献１〜３には、光源及びロッドインテグレータを有するプロジェクターが記載されている。通常、ロッドインテグレータは、上述のように入射光の光量分布を平滑化するために使用される。
【０００３】
特許文献１には、投影レンズの特性によるスクリーン上での周辺光量落ちを抑制するために、光源と液晶パネル（空間光変調器）との間にテーパ―ロッドおよび角柱状の導光部材（ロッドインテグレータ）を配置したプロジェクターが開示されている。特許文献１のプロジェクターでは、テーパ―ロッドは、点光源からの光を、導光部材（ロッドインテグレータ）へと案内するだけで照度分布を均一化させない。特許文献２には、図８に示す、投影レンズ１０７による周辺光量落ちを抑制するために、面光源１０２と空間光変調器１０６との間にロッドインテグレータ１０３を設けたプロジェクターが開示されている。特許文献２のプロジェクターでは、ロッドインテグレータ１０３の出射端面で中央より周辺の光量を上げるため、ロッドインテグレータ１０３の長さを短くし、面光源１０２内の光量分布の平滑化をあえて抑えている。
【０００４】
特許文献３には、ロッドインテグレータへの入射光が垂直入射付近の光強度が小さい角度特性を有するような光源を使用するプロジェクターが開示されている。特許文献３のプロジェクターでは、ロッドインテグレータを、断面積の小さな入射側ロッドと断面積の大きな出射側ロッドとの２段階として、長さを抑えつつロッドインテグレータの出射端面での輝度分布を均一化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４１５４６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３０２６１号公報
【特許文献３】特許４２２９７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２では、ロッドインテグレータの平滑化を抑えているため、光源内に光量分布が存在する場合、スクリーンに投影する投影画像の横ずれが問題となってしまう。この問題は、光量増加のため光源に複数のＬＥＤを配列状に並べた面光源を使用し、その一部に故障が発生した場合など、セル間の光量ばらつきが存在すると顕著となる。特許文献３のプロジェクターは、ロッドインテグレータへの入射光が垂直入射付近の光強度が小さい角度特性を有するような光源の使用を前提としている。また、特許文献３のプロジェクターは、画像をスクリーンに投影する投影レンズの特性による周辺光量落ちの発生に対応していない。
【０００７】
本発明は、スクリーン上での周辺光量落ちを抑制しつつ、光源の光量分布にばらつきがあっても安定した画像を投影するプロジェクター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】
【０００８】
本発明は、面光源と、空間光変調器と、前記面光源からの光を受けて前記空間光変調器を照明する照明系と、前記空間光変調器からの光による像を形成する投影レンズと、を有するプロジェクターであって、前記照明系は、第１光学部材と、該第１光学部材と前記空間光変調器との間に配置された柱体形状を有する第２光学部材と、を含み、前記第１光学部材は、前記面光源から入射し前記第１光学部材を通過する光束の照度分布を前記第１光学部材の出射端面または該出射端面と共役な面において均一化させ、前記第２光学部材は、その出射端面において中心部よりも周辺部の照度が大きい照度分布を形成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スクリーン上での周辺光量落ちを抑制しつつ、光源の光量分布にばらつきがあっても安定した画像を投影するプロジェクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のプロジェクターを示した図である。
【図２】実施例１の第１光学部材の長さと像の横ずれ量の関係を示した図である。
【図３】実施例１の第１光学部材と第２光学部材を拡大した図である。
【図４】実施例２の第１光学部材と第２光学部材とリレーレンズを拡大した図である。
【図５】実施例３の第２光学部材を示した図である。
【図６】第２実施形態のプロジェクターを示した図である。
【図７】第２実施形態の第１光学部材と第２光学部材を拡大した図である。
【図８】従来のプロジェクターを示した図である。
【図９】計測装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
第１実施形態のプロジェクターについて図１を用いて説明する。プロジェクターは、面光源２と、空間光変調器６と、面光源２からの光を受けて空間光変調器６を照明する照明系５０と、空間光変調器６からの光による像をスクリーンに形成する投影レンズ７とを含む。面光源２は、例えば、ＬＥＤなどの発光素子１の発光領域である。面光源２の形状は、例えば矩形である。空間光変調器６は、例えば、ＤＭＤ(Digital Mirror Device)などのデバイスである。照明系５０は、複数の光学部材群３と、リレーレンズ４とを含む。光学部材群３は、第１光学部材３１と第２光学部材３２とを含む。第１光学部材３１は、面光源２から入射し第１光学部材３１を通過する光束の照度分布を第１光学部材３１の出射端面またはそれと共役な面において均一化させる。第２光学部材３２は、その出射端面において中心部よりも周辺部の照度が大きい照度分布を形成する。
【００１３】
第１実施形態では、第１光学部材３１、第２光学部材３２は、内側の反射面が柱体形状のロッドインテグレータであり、面光源２と空間光変調器６との間に配置されている。第１光学部材３１と第２光学部材３２の２つのロッドインテグレータの内側反射面に垂直な断面における内側反射面内の面積は互いに異なる。具体的には、第１光学部材３１と第２光学部材３２は、内側反射面が四角柱状のロッドインテグレータであり、上記断面における内側反射面が矩形となっている。上記断面において、第１光学部材３１のロッドインテグレータの内側反射面内の面積より、第２光学部材３２のロッドインテグレータの内側反射面内の面積の方が大きい。第１光学部材３１は、面光源２からの照度分布をその出射端面において平滑化している。また、第２光学部材３２の長さを短くすることで、第２光学部材３２の出射端面における照度分布は、中心部の照度よりも周辺部の照度が大きくなるようにされている。これにより、中心部の照度よりも周辺部の照度が大きい照度分布で空間光変調器６が照明される。すなわち、第１光学部材３１は、光軸の方向に平行な方向の長さに対する、光軸の方向に垂直な平面内の少なくとも一つの方向の長さの比が、第２光学部材３２の長さの比より小さいロッドインテグレータを含む。リレーレンズ４は、第２光学部材３２の出射端面からの光によって空間光変調器６を照明する。
【００１４】
プロジェクターは、ＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズム５を備えている。ＴＩＲプリズム５は、２つの三角柱プリズムを微小な空気間隔を有した状態で接着して構成されるプリズムであり、リレーレンズ４からの光を透過させ、空間光変調器６で反射した光を２つの三角柱プリズムの境界面で反射させる。投影レンズ７は、空間光変調器６からの光を投影することにより空間光変調器６からの光の像をスクリーン（不図示）に投影する。
【００１５】
空間光変調器６は、透過型もしくは反射型の液晶表示デバイスであってもよい。この場合、ＴＩＲプリズムの代わりにＰＢＳ（全反射プリズム、Polarization Beam Splitter）を用いて、液晶表示デバイスに入射する光と液晶表示デバイスから出射する光との分離を行うことができる。以上がプロジェクターについての説明だが、以下の実施例において具体例を説明する。
【００１６】
［実施例１］
実施例１では、面光源２の大きさは３．２×２．４ｍｍとする。第２光学部材３２の入射端面の大きさは３．６×２．７ｍｍ、長さは３ｍｍ、第１光学部材３１の入射端面の大きさは３．２×２．４ｍｍ、長さは３ｍｍ以上とする。第１光学部材３１と第２光学部材３２の屈折率は、共に１．５１７とする。また、第１光学部材３１の出射端面と第２光学部材３２の入射端面との間の空気換算距離は１ｍｍである。面光源２と第１光学部材３１との空気換算距離は不問である。
【００１７】
まず、光量分布平滑化用の第１光学部材３１について説明する。実施例１における第１光学部材３１は、入射端面と出射端面が長方形である四角柱状（直方体）のロッドインテグレータである。第１光学部材３１のロッドインテグレータは、光軸方向の長さを十分長くすることでロッドインテグレータ内の反射回数を増やして出射端面の照度分布を均一にしている。照度分布の均一化が不十分の場合、スクリーンに投影する光束に重心ズレが発生し、画像が横ずれする。例えば面光源２の光量分布がスクリーンに対してＸ方向に光量分布を有している場合、横軸を第１光学部材３１の長さ、縦軸を像の横ずれ量とすると、図２のグラフに示すように第１光学部材３１の長さを長くした方が横ずれを低減できる。そのため第１光学部材３１の長さは、図２のグラフと横ずれ量の閾値より決定される。
【００１８】
次に、第２光学部材３２について図３を用いて説明する。第２光学部材３２はロッド状の光学部材であり、特許文献２に記載のロッドインテグレータと同様であり、本実施形態で言及しないことは特許文献２に従いうる。図３に示すように、第１光学部材３１の短辺の長さをＡ、第１光学部材３１と第２光学部材３２の入射端面との間の空気換算距離をｄ、第２光学部材３２の入射端面の短辺の長さをＤとする。また、第２光学部材３２の長さをＬ、屈折率をｎとする。第１光学部材３１のある位置から出射して第２光学部材３２の側面で１回だけ反射して第２光学部材３２の出射端面の上半分（光軸ＡＸより上の領域）の全域に到達する光は、当該位置の光軸ＡＸからの距離ｘが式１を満たす。
ｘ＝Ｄ／２−ｎ・ｄ・Ｄ／（２Ｌ) ・・・（１）
【００１９】
距離ｘが（Ｄ／２−ｎ・ｄ・Ｄ／（２Ｌ)）よりも大きい場合、第２光学部材３２の側面で１回だけ反射する光は第２光学部材３２の出射端面の上半分のうちの上側の一部分にしか到達しない。よって、第２光学部材３２の出射端面の周辺部の照度を中心部の照度より大きくすることに寄与する。また、第２光学部材３２の長さＬを小さくすることも、出射端面の周辺部の照度を中心部の照度より大きくすることに寄与する。
【００２０】
特許文献２では一般的なプロジェクターの投影レンズの周辺光量落ちが５％以上であることから、周辺部の照度を５％以上となる以下の式２も推奨している。実施例１ではＬ≦４．１ｍｍとなり、式２を満たす。
Ｄ−０．３ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌ≦Ａ≦Ｄ＋ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌ・・・（２）
【００２１】
以上のように、第２光学部材３２の長さを短くすることで、第２光学部材３２の出射端面の照度分布を、中心部の照度に対して周辺部の照度が大きくなる照度分布にしている。そのため、空間光変調器６上の照度分布も、中心部の照度に対して周辺部の照度が大きい照度分布となる。これにより、投影レンズ７によって投影された画像の周辺光量落ちを低減することができる。
【００２２】
ここまではプロジェクター単体での投影レンズ７の周辺光量落ちについて考慮した。投影された画像をカメラで撮影するシステムの場合には、カメラの撮影レンズの周辺光量落ちも生じるため、投影された画像は中心部よりも更に周辺部が明るい画像であることが望ましい。その場合には、一般的にカメラの撮影レンズの周辺光量落ちも５％以上であることから、第２光学部材３２の出射端面において中心部の照度に対して周辺部の照度が１５％大きいことが望ましい。そのとき式２の条件を以下の式３のように変更し、第２光学部材３２の出射端面における照度をより高くすることが推奨される。
Ｄ−０．２ｎ・ｄ・Ｄ／Ｌ≦Ａ・・・（３）
【００２３】
第１実施形態では、第２光学部材３２の長さを短くすることで第２光学部材３２の出射端面における照度分布を中心部の照度に対して周辺部の照度が大きくなるようにする。しかし、第２光学部材３２の長さを短くし過ぎると、第２光学部材３２の側面での反射が減り、第２光学部材３２の出射端面における照度分布に対する第１光学部材３１の出射端面の放射角分布の影響が強くなる。一般に、第１光学部材３１の出射端面の放射角分布は、放射角０度の強度が大きく、放射角が大きくなるにつれて強度が小さくなる。よって、第２光学部材３２の長さが短すぎる場合には、その出射端面における照度分布は、中心部の照度が周辺部の照度より大きい照度分布になりやすい。そこで、第１光学部材３１の出射端面の端からの光が第２光学部材３２の側面で少なくとも１回反射し、出射端面の全域に到達することが望ましい。これは以下の式４を満たす。
Ｌ≧２ｎ・ｄ・Ｄ／（Ｄ＋Ａ）・・・（４）
【００２４】
実施例１におけるＤ、Ａ、ｎ、ｄを式４に代入すると、Ｌ≧１．６ｍｍとなり、第２光学部材３２の長さＬは３ｍｍであることから、実施例１は、式４を満たす。
【００２５】
第１光学部材３１と第２光学部材３２との間の空気換算距離ｄが小さいと、第２光学部材３２でより多くの光を取り込める。したがって空気換算距離ｄは、第２光学部材３２の短辺の１／２以下であることが望ましい。また、第１光学部材３１の出射端面の面積が第２光学部材３２の入射端面の面積より小さい方が、第２光学部材３２の入射端面により多くの光を取り込め、プロジェクター全体の小型化もできる。そのため第１光学部材３１の出射端面サイズが第２光学部材３２の入射端面サイズ以下であることが望ましい。第２光学部材３２の出射端面のアスペクト比（長辺の長さ：短辺の長さ）は、空間光変調器６のアスペクト比と同じであることが望ましい。これにより、リレーレンズ４をアナモルフィックレンズにする必要がないため、照明系５０の製作コストを低減することができる。
【００２６】
実施例１では、第１光学部材３１が１個のロッドインテグレータからなる場合について説明した。しかし、第１光学部材３１として、光路が互いに平行となるように配置された複数のロッドインテグレータであってもよい。複数の場合、式１から式４の短辺長さＡと空気換算距離ｄは、周辺光量向上用の第２光学部材３２に最も近いロッドインテグレータの出射端面について適用される。
【００２７】
［実施例２］
実施例１では、ロッドインテグレータの内側反射面（光軸方向）に垂直な断面における内側反射面内の面積が第２光学部材３２より第１光学部材３１の方が小さかった。実施例２では、第２光学部材３２より第１光学部材３１の方が大きい場合について説明する。第１光学部材３１の方が大きい場合、式１から式４より第１光学部材３１の短辺長さＡの増加に対応して空気換算距離ｄを大きく取る必要がある。その場合プロジェクター全体のサイズが大きくなってしまうことが懸念される。
【００２８】
実施例２では、図４のように、第１光学部材３１と第２光学部材３２の間に縮小光学系としてリレーレンズ３３を配置し、第１光学部材３１の出射端面よりサイズの小さい像を共役面３４に形成している。共役面３４の短辺の長さＡ、第２光学部材３２までの空気換算距離ｄとすると、実施例１の式をそのまま適用できる。実施例２では、共役面３４を実施例１の出射端面に対応する面として考えることが可能である。
【００２９】
［実施例３］
実施例１、２では、第１光学部材３１と第２光学部材３２の内側反射面が直方体形状のロッドインテグレータについて説明した。実施例３では、円柱状や多角柱状等その他の形状の場合、本発明の効果を得るための必要条件について説明する。まず、第１光学部材３１の出射端面の形状は、第２光学部材３２出射端面で所望の周辺光量比を得るために必要条件がある。しかし、第１光学部材３１の断面形状や長さなどその他の条件については、図２に示す所望の横ずれ量以下に低減可能ならば不問である。
【００３０】
次に、第１光学部材３１の出射端面と、第２光学部材３２の条件について説明する。実施例３の場合、第２光学部材３２の光軸に垂直方向の断面形状において、光軸から断面の輪郭位置までの距離が最短の部分について、実施例１の式を満たす条件とする必要がある。例えば図５のように第２光学部材３２の断面が楕円（Ｘ方向：短軸、Ｙ方向：長軸）の場合、Ｘ方向について第１光学部材３１の出射端面と第２光学部材３２の入射端面の関係が実施例１の式１から４を満たせばよい。
【００３１】
以上で第１実施形態である、ロッドインテグレータの第１光学部材３１と第２光学部材３２とを用い、面光源２からの光量分布を安定させ、かつ周辺光量分布落ちを低減したプロジェクターの説明を終了する。
【００３２】
〔第２実施形態〕
つぎに、第２実施形態のプロジェクターについて図６、図７を用いて説明する。第２実施形態では、第１光学部材３１がフライアイレンズを用いた光学系の構成となっている。本実施形態では光量分布平滑化用の第１光学部材３１の詳細についてのみ説明し、その他は第１実施形態と同様のため説明を省略する。
【００３３】
第２実施形態の光量分布平滑化用の第１光学部材３１は、複数の要素で構成されており、図７に示されるように、フライアイレンズ２１とリレーレンズ２３とを含む。共役面２４は、リレーレンズ２３により、フライアイレンズ２１の入射面と共役関係となっている。フライアイレンズ２１は、複数の微小レンズが光軸と垂直な方向に配列された構成となっており、各微小レンズの入射面の光量分布が共役面２４で重なり合うことにより光量分布を平滑化している。
【００３４】
第２実施形態の共役面２４は、第１実施形態で第１光学部材３１としたロッドインテグレータの出射端面に対応する。そのため共役面２４に形成されるフライアイレンズ２１の入射面を矩形とすると、共役面に形成される像の短辺の長さをＡ、共役面２４と光学部材３２の間の空気換算距離をｄとすると、第１実施形態の関係式をそのまま適用できる。
【００３５】
第１実施形態では第１光学部材３１のサイズＡや、第１光学部材３１と第２光学部材３２間の空気換算距離ｄを調整することにより、第２光学部材３２の出射端面における中央と周辺の光量比を調整した。第２実施形態では、フライアイレンズ２１やリレーレンズ２３の焦点距離や配置によって、共役面２４におけるフライアイレンズ２１の入射面の像のサイズや位置を調整し、第２光学部材３２の出射端面上の中央と周辺の光量比を調整する。以上で第２実施形態である、フライアイレンズを用いた第１光学部材３１で、面光源２の光量分布の影響を低減する方式のプロジェクターの説明を終了する。
【００３６】
本発明によれば、以下のような効果が期待し得る。
・面光源２の光量むらに対して安定した画像が得られる。
・中央付近の透過率が低いフィルタなどを使用しなくても中央と周辺の光量比を調整できるので、光量のロスがない。
・第１光学素子および第２光学素子のサイズや位置を調整することで、中央と周辺の光量比を容易に調整できる。
・高ＮＡにも対応可能である。
【００３７】
〔第３実施形態〕
上記第１、第２実施形態のプロジェクターは、被検物の形状、位置や姿勢を計測する装置として、パターン投影法を用いた光学式の計測装置にも適用可能である。この計測装置は、パターン光を投影する投影ユニットと、被検物を撮像する撮像ユニットとを有する。パターン投影法では、投影ユニットが所定のパターン光を被検物に投影し、撮像ユニットでパターン光が投影された被検物を撮像する。計測装置の内部又は外部に設けられた演算ユニットは、撮像により得られた画像データにおけるパターン光の光強度分布から、三角測量の原理に基づいて各画素位置における距離情報を算出することで、被検物の形状、位置や姿勢を求めることができる。
【００３８】
本実施形態の具体的な計測装置について図９を用いて説明する。図９（ａ）は、計測装置２００の概略図である。図９（ｂ）は、パターン光２１２が投影された被検物２１１を示す図である。計測装置２００は、ヘッド２１０（破線部）と制御部２０３で構成され、ヘッド２１０は、以下２個の光学ユニットを含んでいる。１個目の光学ユニットは予め設定された既知のパターン光（光強度分布）２１２を被検物２１１に投影する投影ユニット（投影部）２０１であり、２個目の光学ユニットはパターン光２１２が投影された被検物２１１を撮像する撮像ユニット２０２（撮像部）である。被検物２１１は、例えば、装置の部品などである。
【００３９】
本実施形態では、投影ユニット２０１として、上記実施形態のプロジェクターを適用することができる。投影ユニット２０１はパターン光を形成して、形成されたパターン光を計測空間に投影する。本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、ｙ方向にライン（明線または暗線）が延びるライン状のパターン光を被検物２１１に投影している。
【００４０】
撮像ユニット２０２は、受光面を有するセンサ２０９（ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光電変換素子）と、被検物からの光を受光面に導く撮像レンズ（結像光学系）２０７と、センサ筐体２０８を有する。センサ２０９は、被検物からの光を受光面で受光して被検物の画像を取得する機能を有する。
【００４１】
次に、計測装置２００を用いた計測方法について述べる。投影ユニット２０１が複数種類のパターン光２１２を投影しつつ、撮像ユニット２０２がパターン光毎に撮像し、撮像した画像の信号（データ）を制御部２０３のメモリ（記憶部）に記憶、保存する。投影ユニット２０１と撮像ユニット２０２の相対的な位置と姿勢の関係は予め既知であることから、三角測量に基づき被検物２１１表面上の点の距離（位置）を制御部２０３のプロセッサ（演算部）で計算し、被検物２１１の形状、位置、又は、姿勢を求める。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２：面光源。３１：第１光学部材。３２：第２光学部材。６：空間光変調器。７：投影レンズ。２１：フライアイレンズ。２４、３４：共役面。５０：照明系。
【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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