JPH08233520A

JPH08233520A - 三次元形状測定装置

Info

Publication number: JPH08233520A
Application number: JP7061747A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 剛佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定物の面の傾きに左右されずに安定し
て、高い精度で被測定物の三次元形状を測定する。【構成】演算・制御部１８は、スリット状の照射光１
４ａの拡がり方向（Ｙ方向）に対応する方向と直交する
方向に並んだ受光部１５の２次元受光センサの受光素子
の列であって、受光部１５の出力信号における当該列に
属する複数の受光素子にそれぞれ対応する複数のレベル
のうちの最大レベルが所定の範囲内に入る列、の数が多
くなるように、前記２次元受光センサの出力信号に基づ
いて、照射部駆動回路１７に制御信号を与えて、スリッ
ト状の照射光１４ａの輝度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スリット状の照射光を
利用した光距離センサを用いて、被測定物の三次元形状
を測定する三次元形状測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被測定物に対して照射光を照射する照射
部と被測定物からの反射光を受光する受光部とを備えた
光距離センサを用いて、非接触で被測定物の三次元形状
を測定することが、従来から広く行われている。この方
法は、接触式プローブによる測定に必ず付随するプロー
ブの接触圧による被測定物の変形、プローブ先端の接触
球の半径の補正等がなく、簡易で、精度も比較的良い方
法として広く知られている。

【０００３】このような光距離センサの一つとして、三
角測量の原理を利用するとともにスリット状の照射光を
用いた三角測距式の光距離センサがある。

【０００４】図４は、このような三角測距式の光距離セ
ンサ１の測定原理を示す説明図である。

【０００５】図４に示すように、この光距離センサ１
は、被測定物６に対してスリット状の照射光（図４に示
す例では、図４中の紙面に垂直な方向に拡がってい
る。）を照射する照射部２と、被測定物６からの反射光
を受光するＣＣＤカメラなどの受光部３とを備えてい
る。受光部３は、２次元配列された複数の受光素子を持
った２次元ＣＣＤなどの２次元受光センサ４と、前記照
射光による被測定物６からの反射光、すなわち、前記照
射光による被測定物６上の像（光切断線）を、２次元受
光センサ４の受光面上に投影させる受光レンズ５とから
構成されている。

【０００６】この光距離センサ１によれば、照射部２か
ら発したスリット状の照射光は、被測定物６に照射さ
れ、その反射光が受光レンズ５を介し受光センサ４によ
り受光される。このとき、図４に示すように、被測定物
６の面の位置に応じて、受光センサ４に入る反射光の位
置が変化する。したがって、受光センサ４から、被測定
物６上の光切断線上の各点までの距離を示す出力が一括
して得られる。

【０００７】そして、前述したようなレーザー変位計等
の光距離センサを用いた従来の三次元形状測定装置で
は、前記スリット状の照射光を常に一定の輝度で照射
し、前記光距離センサと前記被測定物との間の相対位置
を変更しながら、光距離センサと被測定物との間の所定
の複数の相対位置に応じた光距離センサの出力に基づい
て、被測定物の三次元形状データを作製していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の三次元形状測定装置では、被測定物の三次元形状を
測定する際、被測定物の面の傾斜によっては、測定不能
の箇所（形状データを得ることができない箇所）や測定
の精度の低下した箇所が出てくる場合が多かった。

【０００９】これは、前述したような光距離センサにお
いては、光の照射方向及び被測定物からの反射光の受光
方向と、被測定物の測定点の面の傾きとの関係によっ
て、受光部の２次元受光センサに入射する反射光の光量
が著しく変化してしまうからである。

【００１０】例えば、図４に示す光距離センサ１を用い
た場合、図４に示すように、光距離センサ１の照射光軸
及び受光光軸に対して被測定物６の面の法線の傾斜が小
さいときには、光距離センサ１の受光部３は、被測定物
６から多量の反射光を受ける。

【００１１】一方、図５に示すように、光距離センサ１
の照射光軸及び受光光軸に対して被測定物６の面の法線
の傾斜が大きいときには、光距離センサ１の受光部３
は、被測定物６から少量の反射光しか受けることができ
ない。具体的には、図５に示すように、受光部３が照射
部２に対して右側に位置し、被測定物６の面が左側に大
きく傾いている場合、被測定物６からの反射光は照射部
２に対してほとんど左側に片寄ってしまい、受光部３は
少量の反射光しか受けることができない。

【００１２】受光部３の受光量が減少すれば、外光の影
響を受け易くなり、いわゆるＳＮ比が低下し、測定精度
が低下する。受光量が更に減少して所定の値以下となれ
ば、事実上測定は不可能となる。一方、受光部３の受光
量が大きすぎると、受光部３の２次元受光センサ４の受
光素子の出力が飽和してしまい、受光部３の２次元受光
センサ４上に投影された光切断線の像の中心位置を求め
るいわゆるサブピクセル処理を行う場合に、その中心位
置を精度良く求めることができなくなり、したがって、
測定精度はやはり低下する。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、被測定物の面の傾きに左右されずに
安定して、高い精度で被測定物の三次元形状を測定でき
る三次元形状測定装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による三次元形状測定装置は、
被測定物に対してスリット状の照射光を照射する照射部
と、２次元配列された複数の受光素子を持った２次元受
光センサを有する受光部であって、前記照射光による前
記被測定物上の像を前記２次元受光センサ上で受光する
受光部と、を備えた光距離センサと、前記光距離センサ
と前記被測定物との間の相対位置を変更させる位置変更
手段と、前記光距離センサと前記被測定物との間の所定
の複数の相対位置に応じた前記２次元受光センサの出力
信号に基づいて、前記被測定物の三次元形状データを作
製する三次元形状データ作製手段と、を備えた三次元形
状測定装置において、前記スリット状の照射光の拡がり
方向に対応する方向と直交する方向に並んだ前記２次元
受光センサの受光素子の列であって、前記出力信号にお
ける当該列に属する複数の受光素子にそれぞれ対応する
複数のレベルのうちの最大レベルが所定の範囲内に入る
列、の数が多くなるように、前記２次元受光センサの前
記出力信号に基づいて、前記照射光の輝度を調整する調
整手段を、更に備えたものである。

【００１５】本発明の第２の態様による三次元形状測定
装置は、被測定物に対してスリット状の照射光を照射す
る照射部と、各々が、２次元配列された複数の受光素子
を持った２次元受光センサを有する複数の受光部であっ
て、各々が、前記照射光による前記被測定物上の像を前
記２次元受光センサ上で互いに異なる方向で受光する複
数の受光部と、を備えた光距離センサと、前記光距離セ
ンサと前記被測定物との間の相対位置を変更させる位置
変更手段と、前記光距離センサと前記被測定物との間の
所定の複数の相対位置に応じた前記複数の受光部の２次
元受光センサうちの少なくとも一つの出力信号に基づい
て、前記被測定物の三次元形状データを作製する三次元
形状データ作製手段と、を備えた三次元形状測定装置に
おいて、前記複数の受光部のうちの少なくとも１つに関
して、前記スリット状の照射光の拡がり方向に対応する
方向と直交する方向に並んだ前記２次元受光センサの受
光素子の列であって、前記出力信号における当該列に属
する複数の受光素子にそれぞれ対応する複数のレベルの
うちの最大レベルが所定の範囲内に入る列、の数が多く
なるように、前記２次元受光センサの前記出力信号に基
づいて、前記照射光の輝度を調整する調整手段を、更に
備えたものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、調整手段により、照射光の輝
度の最適化が図られ、被測定物の面の傾きにかかわら
ず、２次元受光センサの多くの受光素子の受光量が一定
の範囲に保たれる。したがって、本発明によれば、測定
不能の箇所が少なくなるのみならず、外乱光による測定
精度の低下が少なくなるとともに、２次元受光センサの
多くの受光素子の出力が飽和しないことから２次元受光
センサ４上に投影された光切断線の像の中心位置を精度
良く求めることができる。よって、本発明によれば、被
測定物の面の傾きに左右されずに安定して、高い精度で
被測定物の三次元形状を測定できる。

【００１７】本発明の前記第１の態様では、受光部が単
一でもあってもよいのに対し、本発明の前記第２の態様
では、互いに異なる方向から光切断線を受光する複数の
受光部を備えている点で、両者は異なるが、両者は実質
的には同一である。

【００１８】ただし、既に説明したように、受光する反
射光の光量が変化する原因が、光の照射方向及び被測定
物からの反射光の受光方向と被測定物の測定点の面の傾
きとの関係であるので、被測定物の測定箇所によってい
ずれか一方の受光部の受光状態の方が他方の受光部の受
光状態より良くなる。よって、前記第２の態様のよう
に、複数の受光部を用いると、各受光部の受光状態に応
じて良い方の受光部の出力を計測データとして採用する
ことができ、単一の受光部のみを用いる場合に比べて、
一層測定精度の向上を図ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の種々の実施例による三次元形
状測定装置について、図面を参照して説明する。なお、
以下の本実施例では、被測定物は、歯科用作業模型とす
る。もっとも、被測定物はこれに限定されるものではな
く、本発明による三次元形状測定装置は他の任意のもの
も測定することができる。

【００２０】まず、本発明の第１の実施例による三次元
形状測定装置について、図１及び図２を参照して説明す
る。

【００２１】図１は、本発明の第１の実施例による三次
元形状測定装置の全体構成を模式的に示す図である。

【００２２】本実施例による三次元形状測定装置は、図
１に示すように、本体基盤（図示せず）の上に取り付け
られＸ方向に移動可能なＸステージ１１と、Ｘステージ
１１の上方において前記本体基盤に取り付けられた光距
離センサ１２とを備えている。被測定物１３はＸステー
ジ１１の上に載せられる。本実施例では、Ｘステージ１
１が、光距離センサ１２と被測定物１３との間の相対位
置を変更させる位置変更手段を構成している。

【００２３】なお、図１において、Ｘステージ１１の動
きの理解を容易にするため、Ｘステージ１１の固定部を
１１ａで示し、Ｘステージ１１の可動部を１１ｂで示し
ている。

【００２４】光距離センサ１２は、図４に示した変位計
１と同様の構成を有している。すなわち、光距離センサ
１２は、被測定物１３に対してＸ方向に垂直なＹ方向に
拡がったスリット状の照射光１４ａを照射する照射部１
４と、被測定物１３からの反射光を受光する受光部１５
と、を有している。受光部１５は、図面には示していな
いが、２次元配列された複数の受光素子を持った２次元
ＣＣＤなどの２次元受光センサを有しており、受光部１
５として例えばＣＣＤカメラを用いることができる。な
お、照射部１４及び受光部１５は、両方とも前記本体基
盤に固定されている。

【００２５】また、本実施例による三次元形状測定装置
は、図１に示すように、Ｘステージ１１の駆動モータ
（図示せず）を駆動するモータ駆動回路１６と、光距離
センサ１２の照射部１４を駆動する照射部駆動回路１７
と、各種の演算及び制御を行う演算・制御部１８と、測
定者が演算・制御部１８に各種の指令を与えるためのキ
ーボード等の入力装置１９と、Ｘステージ１１の位置
（又は駆動量）を検出するエンコーダ等の位置検出器
（図示せず）と、を備えている。

【００２６】演算・制御部１８は、図示しない記憶装置
やＣＰＵ等を内臓したマイクロコンピュータ等から構成
され、モータ駆動回路１６及び照射部駆動回路１７の動
作を制御する駆動制御部としての機能や、光距離センサ
１２の受光部１５からの出力及び前記位置検出器からの
出力（Ｘステージ１１の位置検出信号）に基づいて三次
元形状データを作製する三次元形状データ作製部として
の機能や、後述するサブピクセル処理を行うサブピクセ
ル処理部としての機能などの各種の機能を担う。

【００２７】なお、本実施例では、演算・制御部１８で
作製された三次元形状データは、これを利用するＣＡＤ
装置２０に供給されるようになっている。

【００２８】ここで、演算・制御部１８で行われるサブ
ピクセル処理について、図２を参照して説明する。

【００２９】被測定物１３に照射部１４からスリット状
の照射光１４ａを照射させると、被測定物１３の形状に
沿った切断線１３ａが形成され、この切断線１３ａが受
光部１５により撮像される。すなわち、図２（ａ）に示
すように、受光部１５の２次元受光センサの受光面上に
は、前記切断線１３ａの像２１が投影される。

【００３０】図２（ａ）は、受光部１５の２次元受光セ
ンサの受光面上の切断線１３ａの像２１を示す図であ
る。図２（ａ）中の横軸は、図１中のＹ方向（すなわ
ち、スリット状の照射光１４ａの拡がり方向）に対応す
るＹ１方向の前記受光面上の位置を示している。図２
（ａ）中の縦軸は、前記受光面上のＹ１方向に垂直なＺ
１方向の位置を示している。切断線１３ａの像２１の太
さは、通常１つの受光素子の縦方向（Ｚ１方向）の長さ
よりも大きく、例えば約１０素子分程度の長さになって
いる。

【００３１】Ｙ１方向のある位置においてＺ１方向に並
んだ１列の受光素子に対応する２次元受光センサの出力
レベルの分布（２次元受光センサの受光面上の、Ｙ１方
向のある位置においてＺ１方向に沿った、受光量の分布
に相当）は、図２（ｂ）に示すようになる。Ｙ１方向の
この位置における切断線１３ａの像２１のＺ１方向の位
置は、図２（ｂ）中の出力レベルが大きい位置に相当す
ることになる。なお、図２（ｂ）中のＤ_MAXは、Ｙ１方
向のある位置においてＺ１方向に並んだ１列の受光素子
に対応する出力レベルのうちの最大レベルを示してい
る。

【００３２】図２（ｂ）に示すような分布の形状から切
断線１３ａの像２１のＺ１方向の中心位置を推定する処
理が、いわゆるサブピクセル処理である。具体的には、
例えば、図２（ｂ）中の所定の閾値Ｄ₀以上の部分の加
重平均を以て切断線１３ａの像２１のＺ１方向の中心位
置とする。

【００３３】切断線１３ａの像２１のＺ１方向の中心位
置がＹ１方向の位置に対応する被測定物１３の測定点ま
での距離を示すことになるので、演算・制御部１８は、
三次元形状データの作製処理の一部として、受光部１５
の２次元受光センサの出力信号に対して前述したサブピ
クセル処理を行うのである。

【００３４】次に、本実施例による三次元形状測定装置
の動作の一例について、説明する。

【００３５】まず、被測定物１３である歯科用の模型の
測定に必要な測定箇所は歯の交合面及び側面であるか
ら、測定不要な面が下になるように、測定者が被測定物
１３を接着剤（図示せず）でＸステージ１１に仮止めす
る。

【００３６】この状態で、演算・制御部１８は、測定者
により入力装置１９から与えられた測定開始指令に応答
して、照射部駆動回路１７に制御信号を与え、照射部１
４から被測定物１３に所定輝度のスリット光１４ａを照
射させ、被測定物１３の形状に沿った切断線１３ａを形
成する。

【００３７】この切断線１３ａが受光部１５により斜め
から撮像される。すなわち、図２（ａ）に示すように、
受光部１５の２次元受光センサの受光面上には、切断線
１３ａの像２１が投影される。その結果、その像２１に
応じた出力信号が、受光部１５の２次元受光センサから
得られる。

【００３８】演算・制御部１８は、この２次元受光セン
サの出力に基づいて、照射部駆動回路１７に制御信号を
与えて、照射部駆動回路１７を介して、照射部１４に対
する駆動電圧等を調整することによって、スリット状の
照射光１４ａの輝度を調整する。

【００３９】すなわち、演算・制御部１８は、スリット
状の照射光１４ａの拡がり方向（Ｙ方向）に対応するＺ
１方向に並んだ前記２次元受光センサの受光素子の列で
あって、前記２次元受光センサの前記出力信号における
当該列に属する複数の受光素子にそれぞれ対応する複数
のレベルのうちの最大レベルが所定の範囲（図２（ｂ）
中のＤ₁〜Ｄ₂の範囲）に入る列、の数が多くなるように
（好ましくは、最大になるように）、前記２次元受光セ
ンサの前記出力信号に基づいて、スリット状の照射光１
４ａの輝度を調整する。

【００４０】例えば、前記２次元受光センサが、５００
×１０００個の受光素子（図２（ａ）中のＹ１方向に５
００個の受光素子で、Ｚ１方向に１０００個の受光素
子）を有しているとすると、Ｚ１方向に並んだ１０００
個の受光素子の列が５００列存在することになる。この
場合には、演算・制御部１８は、この５００列うち、前
記２次元受光センサの前記出力信号における当該列に属
する１０００個の受光素子に対応する複数のレベルのう
ち最大レベル（図２（ｂ）中のＤ_MAXに相当）が図２
（ｂ）中のＤ₁〜Ｄ₂の範囲に入る列の数が多くなるよう
に、スリット状の照射光１４ａの輝度を調整する。

【００４１】その具体的な調整は、例えば、前記５００
列の各々の最大レベルＤ_MAXを得て、これら５００個の
最大レベルＤ_MAXのレベル値の分布状態に基づいてスリ
ット状の照射光１４ａの輝度を設定することにより、行
うことができる。必要に応じて、スリット状の照射光１
４ａの輝度を既知の複数の輝度にし、それぞれの輝度に
応じてそれぞれ５００個の最大レベルＤ_MAXを得、これ
らに基づいてスリット状の照射光１４ａの輝度を設定し
てもよい。

【００４２】２次元受光センサの受光面上に投影された
切断線１３ａの像２１の光量が余りにも大きいと受光素
子から得られる出力が飽和してしまい、前述したサブピ
クセル処理により切断線１３ａの像２１の中心位置を決
めるときの精度が下がる。逆に、光量が小さくなりすぎ
ると外乱光の影響が大きくなり、やはり測定精度が低下
する。したがって、このような点を考慮して、前記範囲
Ｄ₁〜Ｄ₂が定められている。例えば、この範囲の境界Ｄ
₂は、受光素子の飽和出力レベルより若干小さく設定さ
れる。

【００４３】ところで、被測定物１３上の切断線１３ａ
の各点の面の傾きはそれぞれ異なるので、切断線１３ａ
の像２１の各部の光量はそれぞれ異なる。したがって、
スリット状の照射光１４ａの輝度を変化させても、切断
線１３ａの像２１の全長にわたって受光部１５の出力レ
ベルが前記範囲Ｄ₁〜Ｄ₂に入る保証は無い。そこで、前
述したように、前記列の数が多くなるようにスリット状
の照射光１４ａの輝度を調整しているのである。

【００４４】演算・制御部１８は、このようなスリット
状の照射光１４ａの調整が完了すると、前記２次元受光
センサの出力として得られる切断線１３ａの画像をフレ
ームメモリ（図示せず）に一旦記憶し、この画像データ
に対して前述したサブピクセル処理を行って、Ｙ１方向
の各位置において切断線１３ａの像２１のＺ１方向の中
心位置を求め、そのデータをＸステージの位置データと
対応させてメモリ（図示せず）に記憶させる。これで、
一つの切断線１３ａに対する測定が終了することにな
る。

【００４５】被測定物１２の全体を計測するためにはＸ
ステージ１１を所定量のピッチで動かした後、同様の手
順で測定を繰り返せば良い。被測定物１３の全域が所定
のピッチで測定できたなら全ての測定が終了したことに
なる。

【００４６】本実施例によれば、スリット状の照射光１
４ａの輝度の最適化が図られ、被測定物１３の面の傾き
にかかわらず、受光部１５の２次元受光センサの多くの
受光素子の受光量が一定の範囲に保たれる。したがっ
て、測定不能の箇所が少なくなるのみならず、外乱光に
よる測定精度の低下が少なくなるとともに、２次元受光
センサの多くの受光素子の出力が飽和しないことから２
次元受光センサ上に投影された光切断線の像の中心位置
を精度良く求めることができる。よって、被測定物１３
の面の傾きに左右されずに安定して、高い精度で被測定
物１３の三次元形状を測定できる。

【００４７】次に、本発明の第２の実施例による三次元
形状測定装置について、図３を参照して説明する。

【００４８】図３は、本発明の第２の実施例による三次
元形状測定装置の全体構成を示す図である。図３におい
て、図１中の構成要素と同一又は対応する構成要素には
同一符号を付し、重複した説明は省略する。

【００４９】本実施例が前述した第１の実施例と異なる
所は、以下の点である。

【００５０】すなわち、本実施例では、前記第１の実施
例において、スリット状の照射光１４ａに対して受光部
１５と対称な位置関係となるように前記本体基盤に固定
された受光部３１が、追加されている。受光部３１は光
距離センサ１５と同一の構成を有している。なお、受光
部３１は、必ずしも受光部１５と対称となるように配置
する必要はなく、切断線１３ａの像を受光部１５と異な
る方向から受光するように配置すればよい。

【００５１】本実施例による三次元形状測定装置の動作
の一例について、説明する。

【００５２】まず、前記第１の実施例と同様に、被測定
物１３がＸステージ１１に仮止めされる。

【００５３】この状態で、演算・制御部１８は、前記第
１の実施例と同様に、照射部駆動回路１７に制御信号を
与え、照射部１４から被測定物１３に所定輝度のスリッ
ト光１４ａを照射させ、被測定物１３の形状に沿った切
断線１３ａを形成する。

【００５４】この切断線１３ａが受光部１５，３１によ
り斜めから撮像される。すなわち、図２（ａ）に示すよ
うに、受光部１５の２次元受光センサの受光面及び受光
部３１の２次元受光センサの受光面の上には、切断線１
３ａの像がそれぞれ投影される。その結果、それらの像
に応じた出力信号が、受光部１５の２次元受光センサ及
び受光部３１の２次元受光センサから得られる。

【００５５】演算・制御部１８は、受光部１５，３１の
２次元受光センサの出力に基づいて、照射部駆動回路１
７に制御信号を与えて、照射部駆動回路１７を介して、
照射部１４に対する駆動電圧等を調整することによっ
て、スリット状の照射光１４ａの輝度を調整する。

【００５６】すなわち、演算・制御部１８は、受光部１
５，３１のうちの少なくとも１つに関して、スリット状
の照射光１４ａの拡がり方向（Ｙ方向）に対応する方向
に並んだ２次元受光センサの受光素子の列であって、当
該２次元受光センサの出力信号における当該列に属する
複数の受光素子にそれぞれ対応する複数のレベルのうち
の最大レベルが所定の範囲に入る列、の数が多くなるよ
うに（好ましくは、最大になるように）、前記２次元受
光センサの前記出力信号に基づいて、スリット状の照射
光１４ａの輝度を調整する。

【００５７】例えば、演算・制御部１８は、まず、前記
第１の実施例と同様にして、受光部１５に関して最大レ
ベルＤ_MAXが所定範囲に入る列の数が多くなるようにス
リット状の照射光１４ａの輝度の調整を行う。そして、
このようにして調整された第１の輝度において、受光部
１５に関して最大レベルＤ_MAXが所定範囲に入る列の数
を得る。次に、前記第１の実施例と同様にして、受光部
３１に関して最大レベルＤ_MAXが所定範囲に入る列の数
が多くなるようにスリット状の照射光１４ａの輝度の調
整を行う。そして、このようにして調整された第２の輝
度において、受光部３１に関して最大レベルＤ_MAXが所
定範囲に入る列の数を得る。前記第１の輝度における受
光部１５に関して最大レベルＤ_MAXが所定範囲に入る列
の数と、前記第２の輝度における受光部３１に関して最
大レベルＤ_MAXが所定範囲に入る列の数とを比較し、ス
リット状の照射光１４ａの輝度を、その列の数が多い方
の受光部に対応する前記第１又は第２の輝度にする。

【００５８】演算・制御部１８は、このようなスリット
状の照射光１４ａの調整が完了すると、前記列の数が多
い方の受光部の２次元受光センサの出力として得られる
切断線１３ａの画像をフレームメモリ（図示せず）に一
旦記憶し、この画像データに対して前述したサブピクセ
ル処理を行って、Ｙ１方向の各位置において切断線１３
ａの像２１のＺ１方向の中心位置を求め、そのデータを
Ｘステージの位置データと対応させてメモリ（図示せ
ず）に記憶させる。これで、一つの切断線１３ａに対す
る測定が終了することになる。

【００５９】被測定物１３の全体を計測するためにはＸ
ステージ１１を所定量のピッチで動かした後、同様の手
順で測定を繰り返せば良い。被測定物１３の全域が所定
のピッチで測定できたなら全ての測定が終了したことに
なる。

【００６０】本実施例によっても、前記第１の実施例と
同様に、被測定物の面の傾きに左右されずに安定して、
高い精度で被測定物の三次元形状を測定できる。

【００６１】ただし、既に説明したように、受光する反
射光の光量が変化する原因が、光の照射方向及び被測定
物からの反射光の受光方向と被測定物の測定点の面の傾
きとの関係であるので、被測定物の測定箇所によってい
ずれか一方の受光部の受光状態の方が他方の受光部の受
光状態より良くなる。したがって、本実施例では、各受
光部１５，３１の受光状態に応じて良い方の受光部の出
力が計測データとして採用されることになり、単一の受
光部１５のみを用いていた前記第１の実施例に比べて、
一層測定精度の向上を図ることができる。

【００６２】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００６３】例えば、単一の光距離センサが用いられて
いたが、複数の光距離センサを用いてもよい。また、光
距離センサにおける受光部の数も限定されるものではな
い。

【００６４】また、前記各実施例では、光距離センサと
被測定物との間の相対位置を変更させる位置変更手段と
してＸステージ１１が採用されていたが、その相対位置
を所望の三次元形状を得るのに必要な位置にすることが
できれば、位置変更手段として任意の構成を採用するこ
とができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定物の面の傾きに左右されずに安定して、高い精度
で被測定物の三次元形状を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による三次元形状測定装
置の全体構成を模式的に示す図である。

【図２】受光部の２次元受光センサの受光状態を示す説
明図である。

【図３】本発明の第２の実施例による三次元形状測定装
置の全体構成を模式的に示す図である。

【図４】スリット状の照射光を用いた三角測距式の光距
離センサの測定原理を示す説明図である。

【図５】被測定物からの反射光の片寄りの状況を示す説
明図である。

【符号の説明】

１１Ｘステージ１２光距離センサ１３被測定物１３ａ切断線１４照射部１５，３１受光部１６モータ駆動回路１７照射部駆動回路１８演算・制御部２１切断線の像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に対してスリット状の照射光を
照射する照射部と、２次元配列された複数の受光素子を
持った２次元受光センサを有する受光部であって、前記
照射光による前記被測定物上の像を前記２次元受光セン
サ上で受光する受光部と、を備えた光距離センサと、前記光距離センサと前記被測定物との間の相対位置を変
更させる位置変更手段と、前記光距離センサと前記被測定物との間の所定の複数の
相対位置に応じた前記２次元受光センサの出力信号に基
づいて、前記被測定物の三次元形状データを作製する三
次元形状データ作製手段と、を備えた三次元形状測定装置において、前記スリット状の照射光の拡がり方向に対応する方向と
直交する方向に並んだ前記２次元受光センサの受光素子
の列であって、前記出力信号における当該列に属する複
数の受光素子にそれぞれ対応する複数のレベルのうちの
最大レベルが所定の範囲内に入る列、の数が多くなるよ
うに、前記２次元受光センサの前記出力信号に基づい
て、前記照射光の輝度を調整する調整手段を、更に備え
たことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項２】被測定物に対してスリット状の照射光を
照射する照射部と、各々が、２次元配列された複数の受
光素子を持った２次元受光センサを有する複数の受光部
であって、各々が、前記照射光による前記被測定物上の
像を前記２次元受光センサ上で互いに異なる方向で受光
する複数の受光部と、を備えた光距離センサと、前記光距離センサと前記被測定物との間の相対位置を変
更させる位置変更手段と、前記光距離センサと前記被測定物との間の所定の複数の
相対位置に応じた前記複数の受光部の２次元受光センサ
うちの少なくとも一つの出力信号に基づいて、前記被測
定物の三次元形状データを作製する三次元形状データ作
製手段と、を備えた三次元形状測定装置において、前記複数の受光部のうちの少なくとも１つに関して、前
記スリット状の照射光の拡がり方向に対応する方向と直
交する方向に並んだ前記２次元受光センサの受光素子の
列であって、前記出力信号における当該列に属する複数
の受光素子にそれぞれ対応する複数のレベルのうちの最
大レベルが所定の範囲内に入る列、の数が多くなるよう
に、前記２次元受光センサの前記出力信号に基づいて、
前記照射光の輝度を調整する調整手段を、更に備えたこ
とを特徴とする三次元形状測定装置。