【手続補正書】
【提出日】平成30年4月24日(2018.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を計測する計測装置であって、
第１波長のパターン光で前記被検物を照明する第１照明部と、
前記第１波長とは異なる第２波長の光で前記被検物を照明する第２照明部と、
前記第１照明部および前記第２照明部により照明された前記被検物からの光のうち前記第１波長の光を透過させ、前記第２波長の光を反射させる波長分離素子を有し、前記波長分離素子を透過した前記第１波長の光により第１撮像素子上に第１画像を形成するとともに前記波長分離素子で反射した前記第２波長の光により第２撮像素子上に第２画像を形成する光学系と、
前記第１画像のデータを処理することにより前記被検物の三次元形状を示す情報を取得し、前記第２画像のデータを処理することにより前記被検物のエッジを示す情報を取得する処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第１照明部の光軸と前記光学系の光軸とのなす角度が、前記波長分離素子による計測誤差の敏感度により定まる角度より小さいことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記被検物のエッジを示す情報には、前記被検物の輪郭または稜線を示す情報が含まれ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】
前記波長分離素子は、ダイクロイックプリズムであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記波長分離素子は、平行平板型のダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第１照明部は、青色ＬＥＤからの光を用いて前記第１波長のパターン光を形成し、前記波長分離素子は、４５０〜４７０ｎｍの波長の光を透過させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記第１撮像素子と前記第２撮像素子とを前記光学系に対して固定して保持する保持部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記パターン光は、ドットパターンの光であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第２照明部は、前記第２波長の光で前記被検物を均一に照明することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記被検物の三次元形状を示す情報、および、前記被検物のエッジを示す情報を処理することにより、前記被検物の位置および姿勢を求めることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記第１照明部及び前記第２照明部により前記被検物を同時に照明したときに得られる前記第１画像のデータおよび前記第２画像のデータを処理することにより前記被検物の三次元形状を示す情報と前記被検物のエッジを示す情報とを取得することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記被検物と前記計測装置の相対位置が変化している際に得られる前記第１画像のデータおよび前記第２画像のデータを処理することにより、前記被検物の三次元形状を示す情報、および、前記被検物のエッジを示す情報を取得することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１３】
前記処理部は、前記被検物の三次元形状を示す画像および前記被検物のエッジを示す画像を前記被検物のＣＡＤデータとモデルフィッティングすることにより前記被検物の位置および姿勢を示す情報を取得することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１４】
被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を取得する取得方法であって、
第１波長のパターン光および前記第１波長とは異なる第２波長の光を前記被検物に照射する工程と、
前記被検物からの光のうち、波長分離素子を透過した前記第１波長のパターン光を受光し、前記波長分離素子を反射した前記第２波長の光を受光する工程と、
前記第１波長のパターン光が形成する画像に基づいて前記被検物の三次元形状を示す情報を取得し、前記第２波長の光が形成する画像に基づいて前記被検物のエッジを示す情報を取得する工程と、
を有することを特徴とする取得方法。
【請求項１５】
被検物の位置および姿勢の情報を取得する取得方法であって、
第１波長のパターン光および前記第１波長とは異なる第２波長の光を前記被検物に照射する工程と、
前記被検物からの光のうち、波長分離素子を透過した前記第１波長のパターン光を受光し、前記波長分離素子を反射した前記第２波長の光を受光する工程と、
前記第１波長のパターン光が形成する画像に基づいて前記被検物の三次元形状を示す情報を取得し、前記第２波長の光が形成する画像に基づいて前記被検物のエッジを示す情報を取得する工程と、
前記被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を処理することにより前記被検物の位置および姿勢の情報を取得する工程と、
を有することを特徴とする取得方法。
【請求項１６】
前記被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を取得する工程は、前記被検物と前記被検物を計測する計測装置との相対位置が変化している際に得られる、前記第１波長のパターン光が形成する画像および前記第２波長の光が形成する画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を取得することを特徴とする請求項１４または１５に記載の取得方法。
【請求項１７】
前記照射する工程は、前記第１波長のパターン光と前記第２波長の光を前記被検物に同時に照射し、
前記被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を取得する工程は、前記第１波長のパターン光と前記第２波長の光を前記被検物に同時に照射したときに得られる、前記第１波長のパターン光が形成する画像および前記第２波長の光が形成する画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を示す情報および前記被検物のエッジを示す情報を取得する
ことを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の取得方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】計測装置および取得方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一側面に係る、被検物を計測する計測装置は、第１波長のパターン光で前記被検物を照明する第１照明部と、前記第１波長とは異なる第２波長の光で前記被検物を照明する第２照明部と、前記第１照明部および前記第２照明部により照明された前記被検物からの光のうち前記第１波長の光を透過させ、前記第２波長の光を反射させる波長分離素子を有し、前記波長分離素子を透過した前記第１波長の光により第１撮像素子上に第１画像を形成するとともに前記波長分離素子で反射した前記第２波長の光により第２撮像素子上に第２画像を形成する光学系と、前記第１画像のデータを処理することにより前記被検物の三次元形状を示す情報を取得し、前記第２画像のデータを処理することにより前記被検物のエッジを示す情報を取得する処理部とを有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
［第１実施形態］
被検物の形状を計測する第１実施形態の計測装置について、図１を用いて説明する。本実施形態の計測装置は、被検物を計測する計測装置であって、被検物の三次元形状を示す距離画像（第１画像）用の第１照明部１、被検物の輪郭を示す濃淡画像（第２画像）用の第２照明部２、撮像部３、処理部４を含む。第１照明部１は、第１波長のパターン光（第１光）で被検物５を照明する。同時に、第２照明部２は、第１波長とは異なる第２波長の第２光で被検物５を照明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
まず、距離画像の計測について説明する。距離画像は、三角測量の原理に基づいてパターン投影方式により取得され、被検物５の三次元形状情報が点群データとして生成される。本実施形態では、距離画像用の第１照明部１は、光源６とパターン光生成部７と投影レンズ８とを含む。パターン光生成部７は、光源６から射出された第１波長の第１光から、距離画像を取得するために用いられるパターン光を生成する。投影レンズ８は、パターン光を拡大し、拡大されたパターン光で被検物５を照明する。被検物５からの反射光および散乱光は、撮像部３内の撮像レンズ９により、波長分割素子であるダイクロイックプリズム１０を介して、第１撮像素子１１に受光され、パターン光成分（第１波長の光成分）による被検物５の第１画像が形成される。第１撮像素子１１は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳカメラなどである。処理部４は、第１撮像素子１１で形成されたパターン光による第１画像のデータからパターン光のピーク座標を検出し、三角測量の原理に基づいて距離画像を取得（算出）する。本実施形態は、計測装置に対して相対的に移動中の被検物５を計測することを想定しており、パターン光による１枚の第１画像のデータから距離を算出する。例えば、特許文献３に記載されるように、パターン光生成部７は、ドットによる符号化されたドットパターン光を生成する。ドットパターン光を図４に例示する。処理部４は、ドットパターン光を被検物５に照明して得られる画像からドットの位置を検出し、その位置関係に基づいて投影パターンと撮像された画像との対応付けを行うことで、１枚の画像から距離画像を取得する。