(57)【要約】【課題】計測精度の点で有利な計測装置を提供する。【解決手段】被計測物５の形状を計測する計測装置１であって、明部と暗部とが交互に配置され、それぞれを識別する識別部を含むパターン光を被計測物５に投影する投影部２と、パターン光が投影された被計測物５を撮像して、パターン光に対応する部分を含む画像を取得する撮像部３と、画像に基づいて、被計測物５の形状の情報を求める処理部４と、を有し、処理部４は、画像の輝度分布から、輝度が最大となる位置および最小となる位置、輝度分布の勾配が最大となる位置および最小となる位置、のうち、少なくとも１つの位置を特定し、特定された位置と識別部の位置との距離を算出し、算出された距離と、予め求めておいた識別部の位置からの距離に基づいて定まる補正量と、を用いて、特定された位置を補正し、補正された位置に基づいて被計測物５の形状の情報を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物の形状を計測する計測装置であって、
明部と暗部とが交互に配置され、それぞれを識別する識別部を含むパターン光を前記被計測物に投影する投影部と、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して、前記パターン光に対応する部分を含む画像を取得する撮像部と、
前記画像に基づいて、前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記画像の輝度分布から、輝度が最大となる位置および最小となる位置、輝度分布の勾配が最大となる位置および最小となる位置、のうち、少なくとも１つの位置を特定し、
前記特定された位置と前記識別部の位置との距離を算出し、
前記算出された距離と、予め求めておいた前記識別部の位置からの距離に基づいて定まる補正量と、を用いて、前記特定された位置を補正し、
前記補正された位置に基づいて前記被計測物の形状の情報を求めることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記特定された位置は、前記識別部の周囲にある、輝度が最大となる位置および最小となる位置、輝度分布の勾配が最大となる位置および最小となる位置、のうち少なくとも１つの位置であることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記特定された位置は、前記識別部によって誤差が生じる位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記識別部は、前記明部に設けられた暗部であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記識別部は、前記暗部に設けられた明部であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記明部の幅と前記暗部の幅との比は１：１であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置
【請求項７】
明部と暗部とが交互に配置され、それぞれを識別する識別部を含むパターン光を被計測物に投影して、前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して、前記パターン光に対応する部分を含む画像に基づいて、前記被計測物の形状を計測する計測方法であって、
前記画像の輝度分布から算出される、輝度が最大となる位置および最小となる位置、輝度分布の勾配が最大となる位置および最小となる位置、のうち、少なくとも１つの位置を特定し、該特定された位置と前記識別部の位置との距離を算出し、
前記算出された距離と、予め求めておいた前記識別部の位置からの距離に基づいて定まる補正量と、を用いて、前記特定された位置を補正し、
前記補正された位置に基づいて前記被計測物の形状の情報を求めることを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被計測物の形状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が知られている。パターン投影法では、所定のパターンを被計測物に投影して撮像し、撮像画像におけるパターンを検出して、三角測量の原理から各画素位置における距離情報を算出することで、被計測物の形状を求めている。
【０００３】
パターン投影法で用いられるパターンの代表的なものとして、明線と暗線とを交互に含み、その明線または暗線に切断点（ドット）を配するパターン（ドットラインパターン）がある（特許文献１）。ドットラインパターンを用いると、検出されたドットの座標情報から、投影された明線（または暗線）がパターン生成部であるマスクのパターン上のどの明線なのかを識別することができる。そのため、１回の撮像で被計測物全体の形状に関する情報を取得できる。
【０００４】
パターン投影法における計測精度は、撮像画像に含まれるノイズの影響により低下する。パターンの検出は、撮像画像の輝度値が極大となるピークの検出により行うことが一般的である。非特許文献１では、このようなピークに加えて、輝度値が極小となるピークも検出することで、検出点の密度（単位面積あたりの検出点の数）の増加を実現している。検出点を増加させると、Ｓ／Ｎ比が改善し、撮像画像に含まれるノイズの影響を低減することができる。非特許文献１で用いているパターンはドットラインパターンではないが、ドットラインパターンを用いた計測装置において、このような検出点の増加を実現できれば、計測精度の向上につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５１７０６２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】画像の認識・理解シンポジウム（ＭＩＲＵ  ２００９）、ｐｐ．２２２−２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ドットラインパターンを用いたパターン投影法においては、ドット近傍の検出点の検出位置に誤差が生じうる。明線（または暗線）の識別のためには、十分な数のドットが必要であるが、それに伴って上記誤差の影響も大きくなりうる。
【０００８】
本発明は、例えば、計測精度の点で有利な計測装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、被計測物の形状を計測する計測装置であって、明部と暗部とが交互に配置され、それぞれを識別する識別部を含むパターン光を被計測物に投影する投影部と、パターン光が投影された被計測物を撮像して、パターン光に対応する部分を含む画像を取得する撮像部と、画像に基づいて、被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有し、処理部は、画像の輝度分布から、輝度が最大となる位置および最小となる位置、輝度分布の勾配が最大となる位置および最小となる位置、のうち、少なくとも１つの位置を特定し、特定された位置と識別部の位置との距離を算出し、算出された距離と、予め求めておいた識別部の位置からの距離に基づいて定まる補正量と、を用いて、特定された位置を補正し、補正された位置に基づいて被計測物の形状の情報を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、計測精度の点で有利な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としての計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】ドットラインパターンの一例を示す図である。
【図３】ドット周辺の画像を示す図である。
【図４】各評価断面における輝度分布を示す図である。
【図５】ネガティブピーク検出点付近を拡大した図である。
【図６】ドットからの距離と計測誤差との関係を示す図である。
【図７】エッジ位置の補正方法を示すフローチャートである。
【図８】デフォーカス毎に計算した計測誤差と補正量を示す図である。
【図９】補正後の計測誤差を示す図である。
【図１０】デューティー比1:4のパターンによるエッジ検出結果を示す図である。
【図１１】デューティー比1:1のパターンによるエッジ検出結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態としての計測装置１の構成を示す概略図である。計測装置１は、パターン投影法を用いて、被計測物５の形状（例えば、３次元形状、２次元形状、位置及び姿勢など）を計測する。計測装置１は、図１に示すように、投影部２と、撮像部３と、処理部４とを有する。
【００１４】
投影部２は、例えば、光源部２１と、パターン生成部２２と、投影光学系２３とを含み、所定のパターンを被計測物５に投影する。光源部２１は、光源から射出された光で、パターン生成部２２で生成されたパターンを均一に照明する（例えば、ケーラー照明）。パターン生成部２２は、被計測物５に投影するパターン（パターン光）を生成し、本実施形態では、ガラス基板をクロムめっきすることによってパターンが形成されたマスクで構成されている。但し、パターン生成部２２は、任意のパターンを生成可能なＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタや液晶プロジェクタなどで構成してもよい。投影光学系２３は、パターン生成部２２で生成されたパターンを被計測物５に投影する光学系である。
【００１５】
図２は、パターン生成部２２によって生成され、被計測物５に投影されるパターンの一例であるドットラインパターンＰＴを示す図である。ドットラインパターンＰＴは、図２に示すように、明線で形成された明部ＢＰと、暗線で形成された暗部ＤＰとが交互に配置された周期的なラインパターン（ストライプパターン）である。この例では、明部ＢＰの幅（ライン幅）Ｗｂと暗部ＤＰの幅Ｗｄとの比（以下、「デューティー比」と称する）は、１：１としている。また、明線ＢＰ上において明部が延びる方向において明部を切断するように明部と明部の間に、ドットＤＴが設けられている。ドットＤＴは、互いの明線を識別するための識別部である。ドットの位置は各明線上において異なるため、検出されたドットの座標（位置）情報から、投影された各明線がパターン生成部２２上のどのラインに対応するかの指標が与えられ、投影された各明線の識別が可能となる。
【００１６】
図１に戻ると、撮像手段３は、例えば、撮像光学系３１と、撮像素子３２とを含み、被計測物５を撮像して画像を取得する。撮像部３は、本実施形態では、ドットラインパターンＰＴが投影された被計測物５を撮像して、ドットラインパターンＰＴに対応する部分を含む画像（距離画像）を取得する。撮像光学系３１は、被計測物５に投影されたドットラインパターンＰＴを撮像素子３２に結像するための結像光学系である。撮像素子３２は、パターンが投影された被計測物５を撮像するための複数の画素を含むイメージセンサであって、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどで構成されている。
【００１７】
処理部４は、撮像部３で取得された画像に基づいて、被計測物５の形状を求める。処理部４は、制御部４１と、メモリ４２と、パターン検出部４３と、算出部４４とを含む。制御部４１は、投影部２や撮像部３の動作、具体的には、被計測物５へのパターンの投影やパターンが投影された被計測物５の撮像などを制御する。メモリ４２は、撮像部３で取得された画像を記憶する。パターン検出部４３は、メモリ４２に記憶された画像を用いて、かかる画像におけるパターン光のピーク、エッジやドット（検出対象とする位置）を検出してパターンの座標、即ち、画像におけるパターン光の位置を求める。算出部４４は、検出対象とする位置（座標）の情報とドットから識別した各ラインの指標（番号等）を用いて、三角測量の原理から、撮像素子３２の各画素位置における被計測物５の距離情報（３次元情報）を算出する。
【００１８】
以下、パターン検出部４３によるパターンの検出について詳細を説明する。パターン検出部４３は、距離画像に含まれるドットラインパターンＰＴの画像を検出して、距離画像におけるドットラインパターンの位置を特定する。具体的には、パターン検出部４３は、ドットラインパターンの各線に交差する方向、例えば、各線に対して垂直な方向の評価断面における光学像情報、即ち、輝度分布（光強度分布）から、距離画像におけるドットラインパターンの各線の位置を特定する。
【００１９】
図３に、ドットラインパターンＰＴをある基準平面に投影した場合における、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´付近の画像を示す。ここではシミュレーションによって画像を算出した。画像の横軸ｘおよび縦軸ｙは撮像素子３２における撮像面の位置に相当する。この画像に基づいて、検出対象とする位置（検出点）を説明する。検出点の座標は、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向に対して例えば垂直なｘ方向の評価断面における光学像情報（輝度分布）から算出される。
【００２０】
ドットＤＴの影響を受けないｘ方向の評価断面Ａ、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´近傍のｘ方向評価断面Ｂ、及び、位置ＤＴ´を通るｘ方向評価断面Ｃの各々における光学像（輝度分布）を図４に示す。図４の横軸を撮像素子３２の画素の位置（ｐｉｘｅｌ）とし、縦軸を輝度（任意単位ａ．ｕ．）とする。１画素（ｐｉｘｅｌ）は、１２５μｍに相当するものとし、図３のｘ軸方向が、図４の横軸に対応するものとする。図４において、各評価断面についての光学像において、輝度が最大（極大）となるピーク位置Ｐを丸で示し、エッジ位置Ｅを三角で示し、輝度値が最小（極小）となるネガティブピーク位置ＮＰを四角で示す。
【００２１】
ピーク位置とネガティブピーク位置は輝度分布から極値を算出することで求めることができ、エッジ位置は、輝度分布を１階微分した輝度勾配から極値を算出することで求めることができる。エッジ位置に関し、輝度勾配が極大又は極小となる２つのエッジが存在するが、図４では輝度勾配が極大となるエッジ位置を示している。本実施形態では、極小となるエッジは、ピークを通り縦軸に平行な線に対して対称な位置に存在する。また、エッジ位置は、輝度勾配の極値に限らず、輝度勾配を評価した評価値（極値や基準値）から定まる位置としてもよい。また、エッジ位置は、輝度の極大値と極小値との間の中央値となる位置、または、ピーク位置Ｐとネガティブピーク位置ＮＰの中点を算出することで求めることもできる。
【００２２】
図５は、図４に示すネガティブピーク位置の近傍を拡大した図である。図５において、評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれのネガティブピーク位置が、互いにずれていることがわかる。評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれのネガティブピーク位置のずれは、被計測物５の距離情報の算出誤差を生じさせる。具体的には、パターン生成部２２上のパターンとの対応関係において、ネガティブピーク位置をパターン生成部２２上の暗線の位置と対応づけるため、それぞれのネガティブピーク位置のずれは、パターン生成部２２が生成する暗線の位置のずれを示す。暗線の位置のずれによって距離情報がそれぞれ異なることになる。しかし、評価断面Ａ、Ｂ及びＣのそれぞれにおける基準平面までの距離は同じとしているため、これが計測誤差になる。これら位置のずれは、被計測物５までの距離が異なることでも発生するが、このずれと誤差によるずれとは、区別されない。
【００２３】
次に、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向におけるドットからの距離と計測誤差との関係を説明する。図６に、ドットＤＴからの距離と計測誤差との関係を示す。図６の横軸は、ドットラインパターンの各線が延びるｙ方向において、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´からの距離を画素数（ｐｉｘｅｌ）に基づいて示す。図４と同様に１画素（ｐｉｘｅｌ）は、１２５μｍに相当するものとし、図３のｙ軸方向が、図６の横軸に対応するものとする。横軸の０は、ドットＤＴの中心位置に対応する位置ＤＴ´上又は位置ＤＴ´に最近接する位置を示す。図６の縦軸は、距離を算出したときの計測誤差（位置ずれ）を示す。図６において、輝度値が最大（極大）となるピーク位置Ｐに関する計測誤差を丸で示し、エッジ位置Ｅに関する計測誤差を三角で示し、輝度値が最小（極小）となるネガティブピーク位置ＮＰに関する計測誤差を四角で示す。
【００２４】
ピーク位置Ｐに関してはドットＤＴからの距離に関わらず、検出点の位置ずれがほぼ発生しないため、計測誤差もほぼ発生しない。エッジ位置Ｅに関しては、ドットＤＴによる検出点の位置ずれの影響で、ドットＤＴに最近接する位置（横軸０）において４２μｍの計測誤差が生じる。なお、輝度勾配が極小のエッジに対する評価においても同量の計測誤差を引き起こす結果が確認されている。ネガティブピーク位置ＮＰに関しても、ドットＤＴによる検出点の位置ずれの影響で、ドットＤＴに最近接する位置（横軸０）において３８０μｍの計測誤差が生じる。
【００２５】
パターン検出部４３が検出するパターン光の検出点として、ピーク位置Ｐの他に、ネガティブピーク位置ＮＰが検出点に加わった場合、検出点の密度（単位面積あたりの検出点の数）は２倍となる。さらに、輝度勾配の極大位置および輝度勾配の極小位置の２つのエッジ位置Ｅが検出点に加わった場合、検出点の密度は４倍となる。したがって、検出点の密度の増加により、距離を算出するためのデータが増えることになり、撮像素子３２のノイズに対するＳ／Ｎ比が向上するため、より高い精度で計測することができる。ただし、先に示した通り、ドットＤＴ付近の検出点については、ネガティブピーク位置ＮＰおよびエッジ位置Ｅの計測誤差が大きい。
【００２６】
これら計測誤差は、検出するエッジまたはネガティブピークと、その近傍（周囲）のドットとの位置関係によりオフセットとして発生する誤差である。したがって、あらかじめ検出するエッジまたはネガティブピークとドットとの位置関係に基づいて決定する補正量を装置上に保持しておけば、計測誤差を補正することができる。
【００２７】
以下、エッジ位置Ｅの計測誤差を補正する方法を例として説明する。図７は、エッジ位置Ｅの補正方法を示すフローチャートである。まず、工程Ｓ１０１では、事前にシミュレーション又は実験により取得した補正量（補正テーブルや関数）をメモリ４２に保持する。たとえば、平面度が保証された平面を計測する場合において、近傍にドットがある検出点は、平面から乖離した計測結果を出力するため、ドットとの位置関係毎に平面からの乖離距離を求めることで補正テーブルを取得することができる。
【００２８】
図８は、エッジ検出点の近傍（周囲）にドットがある場合に発生する計測誤差を計測範囲内におけるデフォーカス毎に計算した結果と補正量を示す。横軸は、エッジ検出点を含む評価断面と該エッジ近傍のドット中心との距離（ｐｉｘｅｌ）であり、縦軸は、誤差量（補正量）（μｍ）である。１ｐｉｘｅｌは、１２５μｍに相当するものとする。ベストピント位置をｄｅｆ１、装置に近い側に４０ｍｍデフォーカスした位置をｄｅｆ２、装置から遠い側に６０ｍｍデフォーカスした位置をｄｅｆ３とする。また、被計測物上のラインピッチは１．２５ｍｍ、被計測物上の画素サイズは上記のとおり１画素あたり１２５μｍ、投影光学系２３と撮像光学系３１の被計測物側ＮＡはそれぞれ０．００５、０．００７とする。図８中の破線は、補正量であり、各デフォーカスの計測誤差の中央値としている。図８ではエッジ検出点と近傍のドットが同一ライン上にある場合を想定して計算しているが、エッジ検出点とドットが隣接するライン上にある場合も同様に計測誤差を求めることができる。このようにエッジ検出点と近傍のドットとの相対位置関係に基づいて決定される補正量を事前に計算し、算出部４４に保持しておく。補正量の保持は、ドットからの距離に対する補正量をまとめた補正テーブルとして保持してもよいし、ドットからの距離に対して補正量を決定する関数として保持しても構わない。なお、補正量は、各デフォーカスで補正量を求め、デフォーカス位置を補正テーブルの引数としてもよい。その場合、補正前の計測結果から被計測物のデフォーカス位置を取得し、デフォーカス毎の補正を行うことが可能となるため、より良好な補正結果が得られる。
【００２９】
次に、工程Ｓ１０２にて明線および暗線のラインを検出する。ラインの検出は、まず、パターン光が投影された被計測物５を撮像し、画像をメモリ４２に記憶する。次に、処理部４のパターン検出部４３は、メモリ４２に記憶されている被計測物５の画像を取得する。パターン検出部４３は、取得した画像に所定の処理（平滑化フィルタ等）を施し、処理がなされた画像を用いてラインを検出する。
【００３０】
工程Ｓ１０３で、パターン検出部４３は、検出された複数のライン上における輝度分布に基づき、ドットの位置の検出（算出）を行う。ドットの位置の検出は、ライン上における輝度分布の極小値（ネガティブピーク位置）を検出することによって行うことができる。続いて、工程Ｓ１０４で、パターン検出部４３は、検出されたドットの位置情報を基に、ラインの識別（対応付け）を行う。工程Ｓ１０５で、算出部４４は、パターン検出部４３により検出されたラインの座標情報（エッジの座標情報を含む）と、ラインの指標を用いて、撮像素子３２の各画素位置における被計測物５の距離情報（距離計測結果）を算出する。
【００３１】
次に工程Ｓ１０６では、算出部４４が、ｙ方向における、各エッジ検出点とその近傍のドットとの距離（位置関係）を算出し、その距離に基づき、事前にメモリ４２に保持された補正量を取得する。具体的には、算出された距離に一致する又は近傍の、メモリ４２に保持されたドットからの距離を特定し、その特定した距離に対応する補正量を取得する。そして、工程Ｓ１０７において、エッジ検出点における距離計測結果を工程Ｓ１０６で取得した補正量を用いて補正する。近傍にドットが無い場合（＝ドットによる影響が許容範囲におさまる場合）には、工程Ｓ１０６および工程Ｓ１０７での距離計測値補正をしなくとも構わない。
【００３２】
図８に示した計測誤差に対して、以上のような補正を行った場合の計測誤差を図９に示す。例えば、誤差の許容量を±８０μｍとすると、図８では、ドットからの距離０、１におけるエッジ検出点および距離２におけるｄｅｆ２のエッジ検出点の計測誤差が許容量を超える。一方、補正後の図９をみると、すべてのエッジ検出点の計測誤差が許容範囲におさまっている。したがって、補正をすることで、より高精度な計測結果を得ることができる。また、ドット近傍の検出点の計測誤差を抑えることができるため、ドット数を増加させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、近傍にドットがあるすべてのエッジ検出点について補正を行ったが、計測精度が十分得られないエッジ検出点については補正を行わず、計測に用いないことが必要である。例えば、エッジ検出の際に輝度勾配が十分得られないエッジ検出点は、十分な精度が得られないため、計測に用いなくてもよい。また、本実施形態では、エッジ検出点の計測誤差補正について説明を行ったが、ピーク検出点やネガティブピーク検出点にも同様に適用することが可能である。
【００３４】
ドットラインパターンを用いたパターン投影法においては、単一のドットだけではなく周辺のドットとの整合性を検証する事でラインとの対応付けの検証性を高める。したがって、ドット検出数の増加は、ラインとの対応付けの検証性を高め、被計測物の計測精度の向上につながる。上述のとおり、ドットは、複数のライン上における輝度分布に基づき検出される。これらラインは、ピーク検出によって得られたラインであっても、エッジ検出によって得られたラインであってもよい。したがって、ピークおよびエッジを検出点として採用した場合、ラインとして検出される線の数及びドット検出評価に用いられるドットの密度は、ピークだけを採用した場合と比べ、３倍となり、整合性検証を優位に行う事ができる。これによれば、従来方式では十分なドット数が得られない小形の被計測物に対してもドットが有効に機能し、計測可能な被計測物の小形化が達成される。
【００３５】
また、被計測物起因（表面テクスチャなど）の大きな輝度分布影響が存在する事により、輝度極小値が正しく求められずドットの検出が不可能となるケースが存在する。この場合、ピークから求めたラインあるいはエッジから求めた２ラインのいずれかにおいてドットの検出が失敗しても、同一のドットに対する評価点密度が３倍になっている効果により、いずれかのラインでは検出が成功しうる。
【００３６】
上記説明では、ドットラインパターンＰＴの明線と暗線のデューティー比を１：１としたが、必ずしも１：１でなくてもよい。ただし、１：１の方がエッジ位置の検出を行う上で好ましい。図１０は、明線と暗線のデューティー比が、明線：暗線＝１：４の設計上のパターン光と、計測画像の輝度分布を示す。横軸を、各線が延びる方向に対して垂直なｘ方向の位置とし、縦軸を輝度とする。計測画像として、撮像素子においてベストフォーカス状態（ピントが最適な位置）で撮像される場合の輝度分布と、ベストフォーカス位置から４０ｍｍずれたデフォーカス状態（ピントがずれた位置）で撮像される場合の輝度分布を示す。
【００３７】
図１０によると、ピントが最適な位置で撮像された画像の輝度分布から得られる輝度勾配分布の極値の位置（エッジ位置（白抜き三角））に対して、ピントがずれた位置で撮像された画像の輝度分布から得られるエッジ位置（黒三角）がずれていることがわかる。このエッジ位置のずれ量を距離算出誤差に換算したところ２６７μｍとなる。よって、デューティー比が１：４のパターン光においてはデフォーカスによりエッジ位置ずれに起因する距離算出誤差が発生していることがわかる。
【００３８】
一方、図１１は、ドットラインパターンＰＴの明線と暗線のデューティー比が１：１のパターンに関し、図１１と同条件の評価で得られた輝度分布を示すものである。図１１によるとピントが最適な位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（白抜き三角）と、ピントがずれた位置で撮像された画像の輝度分布から検出されるエッジ位置（白抜き三角）に、ずれは発生しない。デューティー比が１：１のパターンを照射した際の画像の輝度分布は、デフォーカスによりコントラストは変化するものの、ピークやネガティブピーク位置およびその略中間点であるエッジ位置に関しては位置ずれが発生しないためであると考えられる。よって、検出点としてエッジ位置（輝度勾配の極値の位置）を用いる場合、デフォーカス時の検出位置ずれの影響の観点から、デューティー比は１：１に近い事が好ましい。
【００３９】
このように、本実施形態の構成とすることで、ドット近傍の検出点の計測誤差を補正することができ、検出点および明線または暗線に設けるドット数を増やすことができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、計測精度の点で有利な計測装置を提供することができる。
【００４１】
なお、パターン生成部２２によって生成され、被計測物５に投影されるパターンは、図２に示すパターンに限らず、明と暗を反転したパターンでもよい。明暗を反転したパターンでは、上述のピーク位置とネガティブピーク位置は逆の関係となる。また、パターン生成部２２によって生成され、被計測物５に投影されるパターンは、明部と暗部に限らず、階調パターンや多色パターンなど、複数の線を含むパターンであればよい。また、線は直線でも曲線でもよい。また、識別部としては、ドットに限らず、丸形状や、幅を狭くした部分など、各線を識別できる符号であればよい。また、明線ＢＰでは、明部よりドットの占める面積が大きくてもよい。ドットが設けられる位置は、明部上であっても暗部上であってもよい。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  計測装置
２  投影部
３  撮像部
４  処理部
【図１】
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【図２】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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