(57)【要約】【課題】モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置及びその方法を提供する。【解決手段】この装置は、光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成し、補正面位相と測定対象物（２４０）の物体位相を獲得できるようにする第１及び第２投影格子（１１４，１２４）と、第１及び第２投影格子（１１４，１２４）で生成された格子イメージがそれぞれ透過されるようにし、測定対象物（２４０）の高さ算出のための格子イメージを得るようにする第１及び第２投影部（１１６，１２６）と、測定対象物（２４０）から反射される格子イメージを受光して映像を獲得する映像獲得部（３００）と、映像獲得部（３００）で獲得された映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する中央制御部（５００）と、を含む。【選択図】図３
2009075104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物（２４０）が設置される移送テーブル（２２０）と、
前記移送テーブル（２２０）の上部あるいは下部に設置され、光を放出する光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）と、
前記光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）の光をそれぞれ集光する第１及び第２集光レンズ（１１２，１２２）と、
前記第１及び第２集光レンズ（１１２，１２２）で集光された前記光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）の光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）と、
前記第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）でフィルタリングされた前記光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成する第１及び第２投影格子（１１４，１２４）と、
前記第１及び第２投影格子（１１４，１２４）を一定間隔で移動させる第１及び第２超音波モーター（１１５，１２５）と、
前記第１投影格子（１１４）で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する第１投影部（１１６）と、
前記第２投影格子（１２４）で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する第２投影部（１２６）と、
前記第２投影部（１２６）から投影された格子イメージの光経路を切り換える光経路切換手段（１３０）と、
前記第１投影部（１１６）の一側に設置され、前記測定対象物（２４０）から反射される格子イメージを受光するように光学系（３１０）とカメラ（３２０）を備えた映像獲得部（３００）と、
を含んでなることを特徴とする、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項２】
前記第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）は、
５００ｎｍ〜６００ｎｍ波長の単色光が映写されるようにフィルタリングすることを特徴とする、請求項１に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項３】
前記第１投影部（１１６）は、
前記測定対象物（２４０）の上方に位置し、鉛直方向に対して１７°〜３０°の範囲内に位置することを特徴とする、請求項１に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項４】
前記第１投影格子（１１４）、第２投影格子（１２４）及び光経路切換手段（１３０）は、
超音波モーターまたはピエゾモーターによって微小変位されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項５】
光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成し、補正面位相と測定対象物（２４０）の物体位相を獲得できるようにする第１及び第２投影格子（１１４，１２４）と、
前記第１及び第２投影格子（１１４，１２４）で生成された格子イメージがそれぞれ透過するようにし、測定対象物（２４０）の高さ算出のための格子イメージを得るようにする第１及び第２投影部（１１６、１２６）と、
前記測定対象物（２４０）から反射される格子イメージを受光して映像を獲得する映像獲得部（３００）と、
前記映像獲得部（３００）で獲得された映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する中央制御部（５００）と、
を含んでなることを特徴とする、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記第１及び第２投影格子（１１４，１２４）は、
超音波モーター（１１５，１２５）またはピエゾモーターによって微小変位されることを特徴とする、請求項５に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項７】
前記中央制御部（５００）は、
前記第１及び第２投影部（１１６，１２６）により獲得された補正面位相を用いて物体のバイアス大きさを求めた後、物体位相をアンラッピングし、前記第１投影部（１１６）の補正面位相を用いてアンラッピングされた物体の高さを算出することを特徴とする、請求項５または６に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項８】
光源（１１１）とＬＥＤ光源（１２１）の光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）、前記第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）でフィルタリングされた前記光源（１１１）及びＬＥＤ光源（１２１）をそれぞれ用いて格子イメージを生成する第１及び第２投影格子（１１４，１２４）、前記第１投影格子（１１４）で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する第１投影部（１１６）、前記第２投影格子（１２４）で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する第２投影部（１２６）、及び前記第２投影部（１２６）から投影された格子イメージの光経路を切り換える光経路切換手段（１３０）を含んでなる投影格子映写部（１００）と、
測定対象物（２４０）を載置する移送テーブル（２２０）、及び前記移送テーブル（２２０）を駆動する移送テーブル駆動手段（２３０）を含んでなる測定対象物移送部と、
前記第１投影部（１１６）の一側に設置され、前記測定対象物（２４０）から反射される格子イメージを受光するように光学系（３１０）とカメラ（３２０）を備え、前記測定対象物（２４０）の上方一定部分に位置する映像獲得部（３００）と、
前記投影格子映写部（１００）と前記映像獲得部（３００）の動作を制御する制御モジュール部（４００）と、
前記制御モジュール部（４００）を制御し、前記映像獲得部（３００）で獲得された映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する中央制御部（５００）と、
を含んでなることを特徴とする、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項９】
前記第１及び第２周波数帯域フィルタ（１１３，１２３）は、
５００ｎｍ〜６００ｎｍ波長の単色光が映写されるようにフィルタリングすることを特徴とする、請求項８に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１０】
前記第１投影部（１１６）は、
前記測定対象物（２４０）の上方に位置し、鉛直方向に対して１７°〜３０°の範囲内に位置することを特徴とする、請求項８に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１１】
前記第１投影格子（１１４）、第２投影格子（１２４）、光経路切換手段（１３０）は、
超音波モーター（１１５，１２５）またはピエゾモーターによって微小変位されることを特徴とする、請求項８に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１２】
前記制御モジュール部（４００）は、
前記測定対象物移送部内の前記移送テーブル駆動手段（２３０）を駆動するモータードライバ（４１０）と、
前記映像獲得部（３００）内の前記カメラ（３２０）に電源を供給するカメラ電源装置（４２０）と、
前記投影格子映写部（１００）内の前記光源（１１１）及び前記ＬＥＤ光源（１２１）に電源を供給する照明電源装置（４３０）と、
前記投影格子映写部（１００）内の第１及び第２超音波モーター（１１５，１２５）の動作を制御する超音波モーター駆動ドライバ（４４０）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項８に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１３】
前記中央制御部（５００）は、
前記第１及び第２投影部（１１６，１２６）により獲得された補正面位相を用いて物体のバイアス大きさを求めた後、物体位相をアンラッピングし、前記第１投影部（１１６）の補正面位相を用いてアンラッピングされた物体の高さを算出することを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１４】
前記中央制御部（５００）は、
前記制御モジュール部（４００）内のモータードライバ（４１０）の動作を制御するモーター制御ボード（５１０）と、
前記映像獲得部（３００）内の前記カメラ（３２０）から獲得された映像を処理する映像ボード（５２０）と、
前記制御モジュール部（４００）内のカメラ電源装置（４２０）、照明電源装置（４３０）、及び超音波モーター駆動ドライバ（４４０）とインターフェースを行うインターフェースボード（５３０）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１３に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置。
【請求項１５】
第１投影部（１１６）を用いて補正面に第１投影格子（１１４）を照射し、補正面位相１に対する基準位相を獲得する第１段階（ＳＴ１１〜ＳＴ１４）と、
前記第１投影部（１１６）を用いて測定対象物（２４０）に前記第１投影格子（１１４）を照射し、物体位相１に対する基準位相を獲得する第２段階（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）と、
第２投影部（１２６）を用いて補正面に第２投影格子（１２４）を照射し、補正面位相２に対する基準位相を獲得する第３段階（ＳＴ３１〜ＳＴ３４）と、
前記第２投影部（１２６）を用いて前記測定対象物（２４０）に前記第２投影格子（１２４）を照射し、物体位相２に対する基準位相を獲得する第４段階（ＳＴ４１〜ＳＴ４４）と、
前記獲得された補正面位相１、物体位相１、補正面位相２、物体位相２を用いて物体のバイアス大きさを求め、物体位相をアンラッピングし、アンラッピングされた物体の高さを算出する第５段階（ＳＴ５１〜ＳＴ５４）と、
を含んでなることを特徴とする、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項１６】
前記第１段階（ＳＴ１１〜ＳＴ１４）は、
前記第１投影部（１１６）を用いて補正面に前記第１投影格子（１１４）を照射する第１１段階（ＳＴ１１）と、
前記第１投影部（１１６）を用いて、前記第１投影格子（１１４）を移動させながら映像を獲得する第１２段階（ＳＴ１２）と、
前記第１投影格子（１１４）の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第１３段階（ＳＴ１３）と、
前記バケットアルゴリズムを適用して補正面位相１に対する基準位相を獲得する第１４段階（ＳＴ１４）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１５に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項１７】
前記第１３段階は、
３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする、請求項１６に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項１８】
前記第２段階（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）は、
前記第１投影部（１１６）を用いて測定対象物（２４０）に第１投影格子（１１４）を照射する第２１段階（ＳＴ２１）と、
前記第１投影格子（１１４）を移動させながら映像を獲得する第２２段階（ＳＴ２２）と、
前記第１投影格子（１１４）の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第２３段階（ＳＴ２３）と、
前記バケットアルゴリズムを適用して前記物体位相１に対する基準位相を獲得する第２４段階（ＳＴ２４）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１５に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項１９】
前記第２３段階は、
３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする、請求項１８に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項２０】
前記第３段階（ＳＴ３１〜ＳＴ３３）は、
前記第２投影部（１２６）を用いて補正面に前記第２投影格子（１２４）を照射する第３１段階（ＳＴ３１）と、
前記第２投影部（１２６）を用いて、前記第２投影格子（１２４）を移動させながら映像を獲得する第３２段階（ＳＴ３２）と、
前記第２投影格子（１２４）の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第３３段階（ＳＴ３３）と、
前記バケットアルゴリズムを適用して補正面位相２に対する基準位相を獲得する第３４段階（ＳＴ３４）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１５に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項２１】
前記第３３段階は、
５バケットアルゴリズムを適用することを特徴とする、請求項２０に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項２２】
前記第４段階（ＳＴ４１〜ＳＴ４４）は、
前記第２投影部（１２６）を用いて前記測定対象物（２４０）に前記第２投影格子（１２４）を照射する第４１段階（ＳＴ４１）と、
前記第２投影格子（１２４）を移動させながら映像を獲得する第４２段階（ＳＴ４２）と、
前記第２投影格子（１２４）の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第４３段階（ＳＴ４３）と、
前記バケットアルゴリズムを適用して物体位相２に対する基準位相を獲得する第４４段階（ＳＴ４４）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１５に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項２３】
前記第４３段階は、
３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする、請求項２２に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【請求項２４】
前記第５段階（ＳＴ５１〜ＳＴ５４）は、
前記第３段階の補正面位相２と前記第４段階の物体位相２を用いてバイアス大きさを求める第５１段階（ＳＴ５１）と、
前記第５１段階で求めたバイアス大きさを用いて前記第２段階の物体位相１をアンバイアスする第５２段階（ＳＴ５２）と、
前記第５２段階でアンバイアスされた物体位相１をアンラッピングする第５３段階（ＳＴ５３）と、
前記第５３段階でアンラッピングされた物体位相１に対して、前記第１段階の補正面位相１を用いて前記測定対象物（２４０）の高さを算出する第５４段階（ＳＴ５４）と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載のモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相遷移映写式モアレ発生装置を用いて任意の３次元形状を測定するためのものに係り、特に、投影格子のみを用いて位相を獲得し、演算を通じてモアレ縞を得た後、３次元形状を測定するときに、モアレの１周期よりも大きく、垂直段差のある物体に対して計算を行うことができるようにし、投影器による物体側の影を效果的に除去できると共に空間上の絶対座標計算を可能にすることによって自動焦点装置を使用しなくて済むように設計し、受光部に正反射される光を検査するのに適合するようにした、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モアレ（Ｍｏｉｒｅ）という言葉は、フランス人が古代中国から輸入した絹織物にあらわれた波型の模様を称したもので、モアレ現象とは、２つ以上の周期的な波紋が重なって生じる干渉縞（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒｉｎｇｅ）のことをいう。すなわち、モアレ現象は、脈動現象が視覚的に発生したもので、一定の間隔を持つ物体間に発生する干渉縞といえる。
【０００３】
また、モアレ縞は、２つ以上の周期的なパターンが重なる時に発生する、基準パターンに比べて低周波を持つ一種の干渉縞のことをいう。脈動現象で説明されるこのような固有な低周波のモアレ縞は、工学全般において２次元変位だけでなく３次元形状測定に至るまで広い応用範囲を持つ。モアレ法は、モアレ縞を形成する方法によって、影式モアレ法（ｓｈａｄｏｗ  ｍｏｉｒｅ）と映写式モアレ法（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｉｒｅ）とに大別される。なお、対象物体が鏡面の性質を多く帯びている場合には、反射式モアレ（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｉｒｅ）を用いた３次元形状測定が可能である。
【０００４】
また、映写式モアレ法を用いて非接触式の３次元形状の物体を測定する場合に、従来のモアレ装置は、投影格子と基準格子を用いる方式（大韓民国公開特許公報第１９９８−０００７７９７号参照）と投影格子のみを用いる方式（大韓民国公開特許公報第２００２−００３９５８３号参照）がある。
【０００５】
投影格子のみを用いる映写式モアレ装置は、半導体のリソグラフィ技術を用いて水晶ガラス基板に複数本の投影格子を作り、測定時には、該投影格子を等間隔で移動させつつ３枚以上の模様が映写された映像を撮影し、これを用いて３次元形状情報を獲得する。
【０００６】
図１は、従来モアレ縞測定装置を示す構成図で、図２は、図１によって得られた変形された縞の形態を示す図である。
【０００７】
図１のような投影格子のみを用いた映写式モアレ装置の動作原理は、下記の通りである。
まず、光源１０からの光を集光レンズ１２で集光した後、投影格子１４と投影レンズ１７を通して測定対象物に映射すると、映写された映像において、投影格子の映像１４は、測定対象物の３次元形状１８に対応して変形された縞の形態で現れる。以降、変形された縞は、結像レンズ２０を通過した後、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ２２の撮像面に結ばれ、図２のように現れる。
【０００８】
上記のような映像を３枚以上得るべく、格子を一定量の等間隔で動かしてから撮影し、メモリーに保存する。このようにして得られた３枚以上の映像のそれぞれに、バケットアルゴリズムを用いて位相を計算した後、基準位相と物体位相とのずれを求めてアンラッピングし、これにより、モアレ縞を３次元で解析することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような３次元測定法は、モアレ縞の周期に追従するので、測定対象体の高さがその周期よりも高いと測定が難しくなるという問題点があった。そこで、従来技術では、相対高さの測定、影の発生及び測定精密度の低下のような問題点が生じてきたし、測定誤差を減少させる場合には絶対的な空間上の３次元座標が求められないという限界もあった。
【００１０】
また、上記した周期以上の周期を測定するためには、映写機の位置やカメラの位置を変化させつつ数回測定しなければならないという不具合があった。したがって、従来技術では映写機の位置やカメラの位置を変化させるための自動焦点装置を必ず設けなければならず、よって、処理時間が増加し、費用が上昇し、精密度と測定範囲に限界があり、位置変化により信頼性が低下するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の従来の諸問題を解決するためのもので、その目的は、一つの投影格子を用いてモアレ縞を獲得し、これを通じて物体の空間上の絶対位置を計算した後、他の一つの投影格子を用いてモアレ縞を獲得し、３次元形状を測定できる方法を提案すると同時に、従来の投影格子のみを使用する方法の問題点を克服することで３次元形状測定装置を開発できる、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置及びその方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、１つ以上の映写機を使用することによって上記の従来の問題点を容易に克服可能にし、測定対象物の大きさに比較的制限を受けず、高さ方向へのモアレ周期以上の段差を有する物体に対して計算を行い、映写角度による影現象を除去し、測定対象体の空間上の絶対位置計算における速度を向上させ、測定精密度を高めることができる投影格子発生器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明は、測定対象物が設置される移送テーブルと、前記移送テーブルの上部あるいは下部に設置され、光を放出する光源及びＬＥＤ光源と、前記光源及びＬＥＤ光源の光をそれぞれ集光する第１及び第２集光レンズと、前記第１及び第２集光レンズで集光された前記光源及びＬＥＤ光源の光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする第１及び第２周波数帯域フィルタと、前記第１及び第２周波数帯域フィルタでフィルタリングされた前記光源及びＬＥＤ光源の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成する第１及び第２投影格子と、前記第１及び第２投影格子を一定間隔で移動させる第１及び第２超音波モーターと、前記第１投影格子で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する第１投影部と、前記第２投影格子で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する第２投影部と、前記第２投影部から投影された格子イメージの光経路を切り換える光経路切換手段と、前記第１投影部の一側に設置され、前記測定対象物から反射される格子イメージを受光するように光学系とカメラを備えた映像獲得部と、を含んでなる、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置とした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置及びその方法は、従来具現された基準格子を使用しなく、かつ、一つの投影格子のみを使用する従来技術が持つ、相対高さの測定、影の発生及び測定精密度の低下のような問題を解消でき、測定誤差を減少させながら絶対的な空間上の３次元座標を求めることができる。したがって、自動焦点装置が省かれるため、処理時間を短縮し、低費用でより高い精密度と広範囲な測定範囲の実現及び信頼性の向上という効果を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置及びその方法の好適な実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。下記の説明において、関連する公知機能または構成については、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合にはその詳細な説明を適宜省略するものとする。なお、後述される用語は本発明での機能を考慮して定義されたもので、これらは使用者、運用者の意図または判例などによって変わることができ、したがって、各用語の意味は、本明細書全般にわたる内容に基づいて解釈されるべきである。
【００１６】
図３は、本発明の一実施例によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置を示す構成図である。
【００１７】
図３に示すように、モアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置は、測定対象物２４０が載置される移送テーブル２２０と、前記移送テーブル２２０の上部あるいは下部に設置され、光を放出する光源１１１及びＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）光源１２１と、光源１１１及びＬＥＤ光源１２１の光をそれぞれ集光する第１及び第２集光レンズ１１２，１２２と、第１及び第２集光レンズ１１２，１２２で集光された光源１１１及びＬＥＤ光源１２１からの光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３と、第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３でフィルタリングされた光源１１１及びＬＥＤ光源１２１の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成する第１及び第２投影格子１１４，１２４と、第１及び第２投影格子１１４，１２４を一定間隔で移動させる第１及び第２超音波モーター１１５，１２５と、第１投影格子１１４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する第１投影部１１６と、第２投影格子１２４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する第２投影部１２６と、第２投影部１２６から投影された格子イメージの光経路を変換させる光経路切換手段１３０と、第１投影部１１６の一側に設置され、測定対象物２４０から反射される格子イメージを受光するように光学系３１０及びカメラ３２０を備えた映像獲得部３００と、を含んでなることを特徴とする。
【００１８】
第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３は、５００ｎｍ〜６００ｎｍ波長の単色光が映写されるようにフィルタリングすることを特徴とする。
前記第１投影格子１１４、第２投影格子１２４及び光経路切換手段１３０は、超音波モーターまたはピエゾモーター（図示せず）により微小変位されることを特徴とする。
【００１９】
図４は、図３において第１投影部と第２投影部が設置されうる位置を示す図である。
図４に示すように、第１投影部１１６は、前記測定対象物２４０の上方に位置し、鉛直方向に対して１７°〜３０°の範囲内に位置することを特徴とする。
【００２０】
図５は、図３において制御モジュール部と中央制御部が結合された例を示す構成図である。
図５に示すように、光源１１１及びＬＥＤ光源１２１の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成し、補正面位相と測定対象物２４０の物体位相を獲得できるようにする第１及び第２投影格子１１４，１２４と、前記第１及び第２投影格子１１４，１２４で生成された格子イメージがそれぞれ透過されるようにし、測定対象物２４０の高さ算出のための格子イメージを得るようにする第１及び第２投影部１１６，１２６と、前記測定対象物２４０から反射される格子イメージを受光して映像を獲得する映像獲得部３００と、前記映像獲得部３００で獲得された映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する中央制御部５００と、を含んでなることを特徴とする。
【００２１】
前記中央制御部５００は、前記第１及び第２投影部１１６，１２６により獲得された補正面位相を用いて物体のバイアス大きさを求めた後、物体位相をアンラッピングし、前記第１投影部１１６の補正面位相を用いてアンラッピングされた物体の高さを算出することを特徴とする。
前記第１及び第２投影格子１１４，１２４は、超音波モーター１１５，１２５またはピエゾモーター（図示せず）により微小変位されることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の他の実施例によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置は、図５に示すように、光源１１１とＬＥＤ光源１２１の光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３、前記第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３でフィルタリングされた前記光源１１１及びＬＥＤ光源１２１をそれぞれ用いて格子イメージを生成する第１及び第２投影格子１１４，１２４、前記第１投影格子１１４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する第１投影部１１６、前記第２投影格子１２４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する第２投影部１２６、及び前記第２投影部１２６から投影された格子イメージの光経路を切り換える光経路切換手段１３０を含んでなる投影格子映写部１００と、測定対象物２４０を載置する移送テーブル２２０、及び前記移送テーブル２２０を駆動する移送テーブル駆動手段２３０を含んでなる測定対象物移送部と、前記第１投影部１１６の一側に設置され、前記測定対象物２４０から反射される格子イメージを受光するように光学系３１０とカメラ３２０を備え、前記測定対象物２４０の上方一定部分に位置する映像獲得部３００と、前記投影格子映写部１００と前記映像獲得部３００の動作を制御する制御モジュール部４００と、前記制御モジュール部４００を制御し、前記映像獲得部３００で獲得された映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する中央制御部５００と、を含んでなることを特徴とする。
【００２３】
前記第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３は、５００ｎｍ〜６００ｎｍ波長の単色光が映写されるようにフィルタリングすることを特徴とする。
前記第１投影部１１６は、前記測定対象物２４０の上方に位置し、鉛直方向に対して１７°〜３０°の範囲内に位置することを特徴とする。
前記第１投影格子１１４、第２投影格子１２４及び光経路切換手段１３０は、超音波モーター１１５，１２５またはピエゾモーター（図示せず）により微小変位されることを特徴とする。
【００２４】
前記制御モジュール部４００は、前記測定対象物移送部内の前記移送テーブル駆動手段２３０を駆動するモータードライバ４１０と、前記映像獲得部３００内の前記カメラ３２０に電源を供給するカメラ電源装置４２０と、前記投影格子映写部１００内の前記光源１１１及び前記ＬＥＤ光源１２１に電源を供給する照明電源装置４３０と、前記投影格子映写部１００内の第１及び第２超音波モーター１１５，１２５の動作を制御する超音波モーター駆動ドライバ４４０と、を含んでなることを特徴とする。
【００２５】
前記中央制御部５００は、前記第１及び第２投影部１１６，１２６により獲得された補正面位相を用いて物体のバイアス大きさを求めた後、物体位相をアンラッピングし、前記第１投影部１１６の補正面位相を用いてアンラッピングされた物体の高さを算出することを特徴とする。
【００２６】
前記中央制御部５００は、前記制御モジュール部４００内のモータードライバ４１０の動作を制御するモーター制御ボード５１０と、前記映像獲得部３００内の前記カメラ３２０から獲得された映像を処理する映像ボード５２０と、前記制御モジュール部４００内のカメラ電源装置４２０、照明電源装置４３０及び超音波モーター駆動ドライバ４４０とインターフェースを行うインターフェースボード５３０と、を含んでなることを特徴とする。
【００２７】
図６は、本発明の一実施例によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法を示す流れ図である。
図６に示すように、第１投影部１１６を用いて補正面に第１投影格子１１４を照射し、補正面位相１に対する基準位相を獲得する第１段階（ＳＴ１１〜ＳＴ１４）と、前記第１投影部１１６を用いて測定対象物２４０に前記第１投影格子１１４を照射し、物体位相１に対する基準位相を獲得する第２段階（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）と、第２投影部１２６を用いて補正面に第２投影格子１２４を照射し、補正面位相２に対する基準位相を獲得する第３段階（ＳＴ３１〜ＳＴ３４）と、前記第２投影部１２６を用いて前記測定対象物２４０に前記第２投影格子１２４を照射し、物体位相２に対する基準位相を獲得する第４段階（ＳＴ４１〜ＳＴ４４）と、前記獲得された補正面位相１、物体位相１、補正面位相２、物体位相２を用いて物体のバイアス大きさを求め、物体位相をアンラッピングし、アンラッピングされた物体の高さを算出する第５段階（ＳＴ５１〜ＳＴ５４）と、を含んでなることを特徴とする。
【００２８】
前記第１段階（ＳＴ１１〜ＳＴ１４）は、前記第１投影部１１６を用いて補正面に前記第１投影格子１１４を照射する第１１段階（ＳＴ１１）と、前記第１投影部１１６を用いて、前記第１投影格子１１４を移動させながら映像を獲得する第１２段階（ＳＴ１２）と、前記第１投影格子１１４の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第１３段階（ＳＴ１３）と、前記バケットアルゴリズムを適用して補正面位相１に対する基準位相を獲得する第１４段階（ＳＴ１４）と、を含んでなることを特徴とする。
【００２９】
前記第１３段階は、３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする。
前記第２段階（ＳＴ２１〜ＳＴ２４）は、前記第１投影部１１６を用いて測定対象物２４０に第１投影格子１１４を照射する第２１段階（ＳＴ２１）と、前記第１投影格子１１４を移動させながら映像を獲得する第２２段階（ＳＴ２２）と、前記第１投影格子１１４の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第２３段階（ＳＴ２３）と、前記バケットアルゴリズムを適用して前記物体位相１に対する基準位相を獲得する第２４段階（ＳＴ２４）と、を含んでなることを特徴とする。
【００３０】
前記第２３段階は、３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする。
前記第３段階（ＳＴ３１〜ＳＴ３３）は、前記第２投影部１２６を用いて補正面に前記第２投影格子１２４を照射する第３１段階（ＳＴ３１）と、前記第２投影部１２６を用いて、前記第２投影格子１２４を移動させながら映像を獲得する第３２段階（ＳＴ３２）と、前記第２投影格子１２４の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第３３段階（ＳＴ３３）と、前記バケットアルゴリズムを適用して補正面位相２に対する基準位相を獲得する第３４段階（ＳＴ３４）と、を含んでなることを特徴とする。
【００３１】
前記第３３段階は、５バケットアルゴリズムを適用することを特徴とする。
前記第４段階（ＳＴ４１〜ＳＴ４４）は、前記第２投影部１２６を用いて前記測定対象物２４０に前記第２投影格子１２４を照射する第４１段階（ＳＴ４１）と、前記第２投影格子１２４を移動させながら映像を獲得する第４２段階（ＳＴ４２）と、前記第２投影格子１２４の移動映像をバケットアルゴリズムに適用する第４３段階（ＳＴ４３）と、前記バケットアルゴリズムを適用して物体位相２に対する基準位相を獲得する第４４段階（ＳＴ４４）と、を含んでなることを特徴とする。
前記第４３段階は、３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用することを特徴とする。
【００３２】
前記第５段階（ＳＴ５１〜ＳＴ５４）は、前記第３段階の補正面位相２と前記第４段階の物体位相２を用いてバイアス大きさを求める第５１段階（ＳＴ５１）と、前記第５１段階で求めたバイアス大きさを用いて前記第２段階の物体位相１をアンバイアスする第５２段階（ＳＴ５２）と、前記第５２段階でアンバイアスされた物体位相１をアンラッピングする第５３段階（ＳＴ５３）と、前記第５３段階でアンラッピングされた物体位相１に対して前記第１段階の補正面位相１を用いて前記測定対象物（２４０）の高さを算出する第５４段階（ＳＴ５４）と、を含んでなることを特徴とする。
【００３３】
本発明は、投影格子のみを用いて位相を獲得し、演算を通じてモアレ縞を得た後、３次元形状を測定する時に、モアレの１周期よりも大きく、垂直段差のある物体を計算できるようにし、また、投影器による物体側の影を效果的に除去できるとともに、空間上の絶対座標計算を可能にすることによって自動焦点装置を使用しなくて済むように設計し、受光部に正反射される光を検査することに関する。
【００３４】
投影格子のみを用いてモアレ縞を獲得する構成において、投影格子を水晶ガラス基板にリソグラフィを用いて作り、これを超音波モーター（あるいは、ピエゾモーター）を用いて微小変位させうるように構成された、投影格子発生器を適用した位相遷移映写式モアレ装置について、図５に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
本発明のモアレ装置は、図５に示すように、投影格子映写部１００、測定対象物移送部、映像獲得部３００、制御モジュール部４００、中央制御部５００のうち一つ以上を含んで構成されることができる。
【００３６】
投影格子映写部１００において、光源１１１及びＬＥＤ光源１２１は、移送テーブル２２０の上部あるいは下部に設置され、光を放出する。
第１及び第２集光レンズ１１２，１２２は、光源１１１及びＬＥＤ光源１２１の光をそれぞれ集光し、第１及び第２投影格子１１４，１２４に通過させる。
【００３７】
第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３は、第１及び第２集光レンズ１１２，１２２で集光された光源１１１及びＬＥＤ光源１２１からの光の中でそれぞれ単色光のみが通過できるようにフィルタリングする。この時、フィルタリングは、５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内で行なわれるようにする。最も好ましくは、５５０ｎｍで光をフィルタリングする。
【００３８】
第１及び第２投影格子１１４，１２４は、第１及び第２周波数帯域フィルタ１１３，１２３でフィルタリングされた光源１１１及びＬＥＤ光源１２１の光をそれぞれ用いて格子イメージを生成する。
【００３９】
第１及び第２超音波モーター１１５，１２５は、第１及び第２投影格子１１４，１２４を一定間隔で移動させる。第１及び第２超音波モーター１１５，１２５は、微細移送可能なピエゾモーターに取って代わっても良い。また、超音波モーターまたはピエゾモーターは、光経路切換手段１３０の微細移送のために使用することができる。
【００４０】
第１投影部１１６は、第１投影格子１１４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の相対位置を測定できるように補助する。このような第１投影部１１６は、測定対象物２４０の上方に位置し、鉛直方向に対して１７°〜３０°の範囲内に位置するようにする。
【００４１】
第２投影部１２６は、第２投影格子１２４で生成された格子イメージが透過する投影光学系からなり、物体の絶対位置を測定できるように補助する。このような第２投影部１２６は、第１投影部１１６周囲のいずれの箇所に位置しても良い。
【００４２】
光経路切換手段１３０は、第２投影部１２６から投影された格子イメージの光経路を切り換え、測定対象物２４０に向かうようにする。
【００４３】
また、測定対象物移送部において移送テーブル２２０には、測定対象物２４０が載置される。
また、測定対象物移送部において、移送テーブル駆動手段２３０は、中央制御部５００のモーター制御ボード５１０の制御によって制御モジュール部４００のモータードライバ４１０により駆動され、移送テーブル２２０を駆動する。
【００４４】
また、映像獲得部３００は、第１投影部１１６の一側に設置される。
映像獲得部３００において、光学系３１０とカメラ３２０は、測定対象物２４０から反射される格子イメージを受光して中央制御部５００の映像ボード５２０に伝達する。
【００４５】
制御モジュール部４００は、投影格子映写部１００と映像獲得部３００の動作を制御する役割を果たす。
したがって、制御モジュール部４００において、モータードライバ４１０は、中央制御部５００のモーター制御ボード５１０の制御を受けて測定対象物移送部内の移送テーブル駆動手段２３０を駆動する。
【００４６】
また、制御モジュール部４００において、カメラ電源装置４２０は、中央制御部５００のインターフェースボード５３０とインターフェースを行い、映像獲得部３００内のカメラ３２０に電源を供給する。
また、制御モジュール部４００において照明電源装置４３０は、中央制御部５００のインターフェースボード５３０とインターフェースを行い、投影格子映写部１００内の光源１１１及びＬＥＤ光源１２１に電源を供給する。
また、制御モジュール部４００において超音波モーター駆動ドライバ４４０は、中央制御部５００のインターフェースボード５３０とインターフェースを行い、投影格子映写部１００内の第１及び第２超音波モーター１１５，１２５の動作を制御する。
【００４７】
なお、中央制御部５００は、制御モジュール部４００を制御し、映像獲得部３００から獲得した映像に対してアンラッピングされた物体の高さを算出する。第１及び第２投影部１１６，１２６により獲得された補正面位相を用いて物体のバイアス大きさを求めた後、物体位相をアンラッピングし、第１投影部１１６の補正面位相を用いてアンラッピングされた物体の高さを算出するわけである。
【００４８】
このような中央制御部５００においてモーター制御ボード５１０は、制御モジュール部４００内のモータードライバ４１０の動作を制御する。
また、中央制御部５００において映像ボード５２０は、映像獲得部３００内のカメラ３２０から獲得された映像を処理する。
また、中央制御部５００においてインターフェースボード５３０は、制御モジュール部４００内のカメラ電源装置４２０、照明電源装置４３０及び超音波モーター駆動ドライバ４４０とインターフェースを行う。
【００４９】
このような装置を用いてモアレ縞を獲得する過程について説明すると、下記の通りである。
【００５０】
１）第１投影部１１６で第１投影格子１１４による格子縞を、測定対象物のない状態で補正面に映写し（ＳＴ１１）、該映写された格子を、カメラ３２０の装着された受光部である映像獲得部３００で獲得し（ＳＴ１２）、これを３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかに適用し（ＳＴ１３）、補正面位相１に対する基準位相を計算した後、メモリーに保存する（ＳＴ１４）。
【００５１】
２）測定対象物２４０を載置し、第１投影部１１６を介して第１投影格子１１４の格子縞を映写し（ＳＴ２１）、測定対象物２４０の形状によって変形された格子を、受光部である映像獲得部３００で獲得し（ＳＴ２２）、これを３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかに適用し（ＳＴ２３）、物体位相１に対する基準位相を計算した後、メモリーに保存する（ＳＴ２４）。
【００５２】
３）第２投影部１２６で、第１投影部１１６のモアレ周期よりも大きい周期の第２投影格子１２４による格子縞を、測定対象物のない状態で補正面に映写し（ＳＴ３１）、該映写された格子を、カメラの装着された受光部である映像獲得部３００で獲得し（ＳＴ３２）、これを５バケットアルゴリズムに適用し（ＳＴ３３）、補正面位相２に対する基準位相を計算した後にメモリーに保存する（ＳＴ３４）。
【００５３】
４）測定対象物２４０を載置し、第２投影部１２６で第２投影格子１２４の格子縞を映写し（ＳＴ４１）、測定対象物２４０の形状によって変形された格子を、受光部である映像獲得部３００で獲得し（ＳＴ４２）、これを３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかに適用し（ＳＴ４３）、物体位相２に対する基準位相を計算した後にメモリーに保存する（ＳＴ４４）。
【００５４】
５）上記３）の過程で得た補正面位相２と上記の４）過程で得た物体位相２とを演算し、バイアスの大きさを求める（ＳＴ５１）。
【００５５】
６）上記の５）過程で計算されたバイアスを、物体位相１からアンバイアスさせる（ＳＴ５２）。
【００５６】
７）上記の２）過程で得た物体のアンバイアスされた物体位相１をアンラッピングし（ＳＴ５３）、測定対象物の高さデータを求める（ＳＴ５４）。
【００５７】
上記のバイアスの大きさを求める過程、アンバイアス過程、アンラッピング過程、測定対象物の高さデータを求めるために用いられる多項式の解法は、当業者にとっては公知の技術であるので、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５８】
位相の情報を得るアルゴリズムには、通常、３バケット、４バケット、５バケット、７バケット、９バケット、１１バケットがあり、特に、５バケットアルゴリズムは、次のように表現される。
【００５９】
位相遷移の量をδｉとし、ＣＣＤカメラで観測された映像の光強度をＩｉ（ｘ，ｙ）とする時、位相遷移を通じて得られた映像に相応する位相φ（ｘ，ｙ）は、下記の数式１〜数式４で表現されることができる。
【００６０】
【数１】
2009075104.tif 000003
【００６１】
【数２】
2009075104.tif 000004
【００６２】
【数３】
2009075104.tif 000005
【００６３】
【数４】
2009075104.tif 000006
【００６４】
上記の数式１〜数式４によって、１点における５個の光強度はこの点で位相に変換される。上記の数式１〜数式４は、補正面と測定対象物に同一に適用されることができ、その位相差が高さの変位で表現される時、図７に基づいて下記のような数式５〜数式７で表現されることができる。
ここで、λをサイン（ｓｉｎｅ）正弦波の周期とし、φを位相差とする。
【００６５】
【数５】
2009075104.tif 000007
【００６６】
【数６】
2009075104.tif 000008
【００６７】
【数７】
2009075104.tif 000009
ｙとｚの平面に対する位相差のみを考慮すると、ｘの要素を無視可能になる。位相に対する高さの関係式は、高さｚに対して位相差の総合で表現され、下記の数式８で表現できる。
【００６８】
【数８】
2009075104.tif 000010
前記Ｒ１、Ｒ２及びφを数式８に代入すると、下記の数式９のようにまとめられる。
【００６９】
【数９】
2009075104.tif 000011
ここで、
【数１０】
2009075104.tif 000012
【数１１】
2009075104.tif 000013
【数１２】
2009075104.tif 000014
である。
【００７０】
これらの数式は、干渉された波形を用いて観測した高さを持つ位相の３次元変化を説明したものである。万一、３次元空間を２次元空間に投影させ、位相の変化量が観測されないとしたら、結果として下記の数式１３のようになる。
【００７１】
【数１３】
2009075104.tif 000015
【００７２】
なお、数式９と数式１３から下記の数式１４が導き出される。
【００７３】
【数１４】
2009075104.tif 000016
【００７４】
数式９、１３、１４を数式８に代入すると、下記の数式１５が得られる。
【００７５】
【数１５】
2009075104.tif 000017
【００７６】
結論的に、位相遷移の総合された量が高さに換算される係数をＳとすれば、数式１５は下記の数式１６のように計算されることができる。
【００７７】
【数１６】
2009075104.tif 000018
【００７８】
以下、図５及び図６に基づいて実際測定過程について説明する。
まず、本発明は、補正面を用いて測定対象物の３次元情報を獲得するようにし、具体的には、補正面を用いて基準位相を獲得する方法、測定対象物の位相を獲得する方法及び測定対象物の３次元情報を獲得する方法に分けられる。
【００７９】
まず、第１投影部１１６を使用する段階について説明する。
補正面を移送テーブル２２０に載置し、光源１１１の光を第１投影格子１１４と第１投影部１１６に通過させ、第１投影格子１１４を補正面に映射する。３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれか一つを適用できるように、第１投影格子１１４を第１超音波モーター１１５を用いて等間隔で移動させつつ補正面に映写し、該格子縞の映像をカメラ３２０と映像ボード５２０を通じて獲得する。該獲得した格子縞の映像にバケットアルゴリズムを適用し、補正面に対する位相を獲得してアンラッピングする。このような動作を補正面の鉛直上下方向にモアレ周期が１周期変わるまで反復し、補正面位相をメモリーに保存する。
【００８０】
次に、第２投影部１２６を使用する段階について説明する。
補正面を移送テーブル２２０に載置し、ＬＥＤ光源１２１の光を、第１投影部１１６よりもモアレ周期が大きく発生するように作られた第２投影格子１２４と第２投影部１２６に通過させ、第２投影格子１２４を補正面に映射する。補正面に３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用できるように第２投影格子１２４を第２超音波モーター１２５によって等間隔で移動させつつ補正面に映写し、格子縞の映像をカメラ３２０と映像ボード５２０を通じて獲得する。該獲得した格子縞の映像にバケットアルゴリズムを適用して補正面に対する位相を獲得し、アンラッピングする。このような動作を補正面の鉛直上下方向にモアレ周期が１周期変わるまで反復し、補正面位相をメモリーに保存する。
【００８１】
続いて、測定対象物２４０に該当する物体の位相を得る段階について説明する。
測定対象物２４０を移送テーブル２２０に載置し、光源１１１の光を、第１投影格子１１４と第１投影部１１６に通過させ、第１投影格子１１４を測定対象物２４０に映射する。３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用できるように、第１投影格子１１４を第１超音波モーター１１５で等間隔に移動させながら測定対象物２４０に映写し、格子縞の映像をカメラ３２０と映像ボード５２０を通じて獲得する。該獲得した格子縞の映像にバケットアルゴリズムを適用して測定対象物２４０に対する位相を獲得し、アンラッピングする。
【００８２】
また、測定対象物２４０を移送テーブル２２０に載置し、ＬＥＤ光源１２１の光を、第１投影部１１６よりもモアレ周期が大きく発生するように作られた第２投影格子１２４と第２投影部１２６に通過させ、第２投影格子１２４を測定対象物２４０に映射する。３バケット、４バケット、５バケットまたは７バケットアルゴリズムのいずれかを適用できるように、第２投影格子１２４を第２超音波モーター１２５で等間隔に移動させながら測定対象物２４０に映写し、格子縞の映像をカメラ３２０と映像ボード５２０を通じて獲得する。該獲得した格子縞の映像にバケットアルゴリズムを適用して測定対象物２４０に対する位相を獲得し、アンラッピングする。
【００８３】
そして、第２投影部１２６から映写された物体位相２と補正面位相２とを比較し、システムの測定原点から物体のバイアス大きさを求める。該バイアスの大きさを物体位相１に対してアンバイアスし、第１投影部１１６より獲得した補正面位相１を用いた多項式によって測定対象物の実際の高さ情報を求める。
【００８４】
図８は、実際具現されたシステムのプログラムによって測定対象物を３次元測定した結果映像である。これは、３次元測定された形態を立体として具現することによって、本発明の有用さを証明するためのものである。
【００８５】
要するに、本発明は、投影格子のみを用いて位相を獲得し、演算を通じてモアレ縞を得た後、３次元形状を測定する時に、モアレの１周期よりも大きく、垂直段差のある物体に対して計算を行うことができ、投影器による物体側の影を效果的に除去できるとともに空間上の絶対座標計算を可能にすることによって自動焦点装置を使用しなくて済むように設計され、受光部に正反射される光を検査できるようになっている。
【００８６】
以上では具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で様々な改変が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲に記載された技術的思想に基づく改変はいずれも本発明の権利範囲に属するものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】従来のモアレ縞測定装置を示す構成図である。
【図２】図１で得られた変形された縞の形態を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定装置を示す構成図である。
【図４】図３において第１投影部と第２投影部が設置される位置を示す図である。
【図５】図３において制御モジュール部と中央制御部が結合された例を示す構成図である。
【図６】本発明の一実施例によるモアレ縞発生器を適用した位相遷移映写式３次元形状測定方法を示す流れ図である。
【図７】本発明によって位相遷移の総合された量が高さに換算される係数を求める過程を説明するための図である。
【図８】本発明によって実際具現されたプログラムによって測定対象物を３次元で測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  投影格子映写部
１１１  光源
１１２  第１集光レンズ
１１３  第１周波数帯域フィルタ
１１４  第１投影格子
１１５  第１超音波モーター
１１６  第１投影部
１２１  ＬＥＤ光源
１２２  第２集光レンズ
１２３  第２周波数帯域フィルタ
１２４  第２投影格子
１２５  第２超音波モーター
１２６  第２投影部
１３０  光経路切換手段
２１０  ３次元形状
２２０  移送テーブル
２３０  移送テーブル駆動手段
２４０  測定対象物
３００  映像獲得部
３１０  光学系
３２０  カメラ
４００  制御モジュール部
４１０  モータードライバ
４２０  カメラ電源装置
４３０  照明電源装置
４４０  超音波モーター駆動ドライバ
５００  中央制御部
５１０  モーター制御ボード
５２０  映像ボード
５３０  インターフェースボード
【図１】
2009075104.tif 000019
【図２】
2009075104.tif 000020
【図３】
2009075104.tif 000021
【図４】
2009075104.tif 000022
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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