JPH0989534A - 3次元形状測定装置 - Google Patents
3次元形状測定装置Info
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- JPH0989534A JPH0989534A JP7250670A JP25067095A JPH0989534A JP H0989534 A JPH0989534 A JP H0989534A JP 7250670 A JP7250670 A JP 7250670A JP 25067095 A JP25067095 A JP 25067095A JP H0989534 A JPH0989534 A JP H0989534A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 立体形状の被測定物にレーザ光を照射し、被
測定物の3次元形状データを得て被測定物の測定を行
う。 【構成】 レーザ光源1より発せられる光軸に対して、
左右対にミラー2、3を設置し、被測定物8に照射され
た光を、拡散反射光としてミラー2、3によりハーフミ
ラー4に向けて反射させ、ハーフミラー4を介して、ミ
ラー2、3からの反射光を合成光として同時に撮像光学
系5により撮像する。そして撮像光学系5から出力され
る2次元画像データを表示装置7に出力すると共に、位
置変換データを用いて3角測量の原理に基づき、3次元
形状データに変換するデータ処理装置6により3次元デ
ータを得、移動テーブル10により照射位置を移動させ
3次元立体形状を測定する。
測定物の3次元形状データを得て被測定物の測定を行
う。 【構成】 レーザ光源1より発せられる光軸に対して、
左右対にミラー2、3を設置し、被測定物8に照射され
た光を、拡散反射光としてミラー2、3によりハーフミ
ラー4に向けて反射させ、ハーフミラー4を介して、ミ
ラー2、3からの反射光を合成光として同時に撮像光学
系5により撮像する。そして撮像光学系5から出力され
る2次元画像データを表示装置7に出力すると共に、位
置変換データを用いて3角測量の原理に基づき、3次元
形状データに変換するデータ処理装置6により3次元デ
ータを得、移動テーブル10により照射位置を移動させ
3次元立体形状を測定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立体形状の被測定物を
測定する際に使用する3次元形状測定装置に関する。
測定する際に使用する3次元形状測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の3次元形状測定装置とし
て、被測定物にスリット光を照射するレーザー光源と、
被測定物に映し出された光切断線を撮像して2次元画像
データを出力する撮像光学系、及び位置変換データを用
いて撮像光学系からの2次元画像データを3次元位置デ
ータに変換するデータ処理装置を備えたものが知られて
いる。
て、被測定物にスリット光を照射するレーザー光源と、
被測定物に映し出された光切断線を撮像して2次元画像
データを出力する撮像光学系、及び位置変換データを用
いて撮像光学系からの2次元画像データを3次元位置デ
ータに変換するデータ処理装置を備えたものが知られて
いる。
【0003】しかし、図5に示すように、被測定物50
の形状により死角が生じることがあり、被測定物50の
表面に形成される光切断線の一部が死角に入ると、これ
を撮像光学系51によって撮像することができず、形状
の測定ができなくなる。そこでこのような死角を回避す
るため、例えば、特開平5ー322526号公報に記載
されているような3次元形状測定装置が提案されてい
る。
の形状により死角が生じることがあり、被測定物50の
表面に形成される光切断線の一部が死角に入ると、これ
を撮像光学系51によって撮像することができず、形状
の測定ができなくなる。そこでこのような死角を回避す
るため、例えば、特開平5ー322526号公報に記載
されているような3次元形状測定装置が提案されてい
る。
【0004】図6は上記従来の3次元形状測定装置の構
成図である。図6において、移動テーブル61に載置さ
れた被測定物62に、スリット光源63よりスリット光
を照射する。照射されたスリット光は被測定物62の表
面からの反射光のなかで平面鏡64、65に反射した光
は、多面鏡66の鏡面66a、66bに入射され、被測
定物62表面の光切断線(L21〜L25)が鏡面66
a、66bに映し出される。鏡面66a、66bにそれ
ぞれ映っている光切断線の像を撮像光学系67により同
時に撮像し、データ処理装置68にて撮像光学系67か
らの複数の2次元画像データをそれぞれに対応する位置
変換データを用いて3次元位置データに変換して、光切
断線全体の3次元データを得ることができる。
成図である。図6において、移動テーブル61に載置さ
れた被測定物62に、スリット光源63よりスリット光
を照射する。照射されたスリット光は被測定物62の表
面からの反射光のなかで平面鏡64、65に反射した光
は、多面鏡66の鏡面66a、66bに入射され、被測
定物62表面の光切断線(L21〜L25)が鏡面66
a、66bに映し出される。鏡面66a、66bにそれ
ぞれ映っている光切断線の像を撮像光学系67により同
時に撮像し、データ処理装置68にて撮像光学系67か
らの複数の2次元画像データをそれぞれに対応する位置
変換データを用いて3次元位置データに変換して、光切
断線全体の3次元データを得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の3次元形状測定装置では、左右からとらえた光切断
線の像を1つの撮像光学系で撮像するが、この2次元画
像データは、左右からの像を上下または左右逆の位置関
係にて合成したものになる。したがって、データ処理装
置で左右からの像を個別に分け、個々の撮像にあった位
置変換データを用いて3次元データに変換し、更に再度
個々の3次元データを再度合成する必要があり、複雑な
データ処理をしなければならないという問題があった。
来の3次元形状測定装置では、左右からとらえた光切断
線の像を1つの撮像光学系で撮像するが、この2次元画
像データは、左右からの像を上下または左右逆の位置関
係にて合成したものになる。したがって、データ処理装
置で左右からの像を個別に分け、個々の撮像にあった位
置変換データを用いて3次元データに変換し、更に再度
個々の3次元データを再度合成する必要があり、複雑な
データ処理をしなければならないという問題があった。
【0006】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、左右2方向からの光拡散反射光を1つの
撮像光学系にて撮像し、撮像した2次元画像データは1
方向からの画像データとして1つの位置変換データを用
いて3角測量の原理に基づき3次元データに変換して3
次元形状データを得ることのできる優れた3次元形状測
定装置を提供することを目的とするものである。
るものであり、左右2方向からの光拡散反射光を1つの
撮像光学系にて撮像し、撮像した2次元画像データは1
方向からの画像データとして1つの位置変換データを用
いて3角測量の原理に基づき3次元データに変換して3
次元形状データを得ることのできる優れた3次元形状測
定装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被測定物を移送するテーブルと、上記被測
定物に光を照射する光源と、この光源に対して左右対象
の位置に配置され上記被測定物の表面からの拡散反射光
が入射する一対のミラーと、これら一対のミラーの何れ
か一方のミラーからの反射光を透過させ他方のミラーか
らの反射光を反射させるハーフミラーと、上記一対のミ
ラーからの反射光を合成光として同時にとらえ2次元画
像データを出力する撮像光学系と、この撮像光学系から
の2次元画像データに対応する位置変換データを用いて
3次元形状データに変換するデータ処理装置とを備えた
ものである。
するために、被測定物を移送するテーブルと、上記被測
定物に光を照射する光源と、この光源に対して左右対象
の位置に配置され上記被測定物の表面からの拡散反射光
が入射する一対のミラーと、これら一対のミラーの何れ
か一方のミラーからの反射光を透過させ他方のミラーか
らの反射光を反射させるハーフミラーと、上記一対のミ
ラーからの反射光を合成光として同時にとらえ2次元画
像データを出力する撮像光学系と、この撮像光学系から
の2次元画像データに対応する位置変換データを用いて
3次元形状データに変換するデータ処理装置とを備えた
ものである。
【0008】
【作用】したがって、本発明によれば、被測定物から撮
像光学系までの光路に、左右対に配置され、被測定物の
表面からの光切断線の拡散反射光をとらえ、ハーフミラ
ーに向けて反射させるミラーと、そのミラーからの反射
光のうち、一方からのミラーの反射光を透過し、他方か
らのミラーの反射光を反射するハーフミラーを設けるこ
とにより、左右2方向からの反射光を上下または左右逆
の位置関係になることのない合成光として同時にとら
え、1つの撮像光学系で撮像できる。したがって、被測
定物の表面に形成される死角のない光切断線全体の2次
元画像データを得ることができ、撮像光学系からの2次
元画像データに対応する1つの位置変換データを用いて
3角測量の原理に基づき3次元形状データを求めること
ができる。
像光学系までの光路に、左右対に配置され、被測定物の
表面からの光切断線の拡散反射光をとらえ、ハーフミラ
ーに向けて反射させるミラーと、そのミラーからの反射
光のうち、一方からのミラーの反射光を透過し、他方か
らのミラーの反射光を反射するハーフミラーを設けるこ
とにより、左右2方向からの反射光を上下または左右逆
の位置関係になることのない合成光として同時にとら
え、1つの撮像光学系で撮像できる。したがって、被測
定物の表面に形成される死角のない光切断線全体の2次
元画像データを得ることができ、撮像光学系からの2次
元画像データに対応する1つの位置変換データを用いて
3角測量の原理に基づき3次元形状データを求めること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
して説明する。
【0010】(実施例1)図1は第1実施例における3
次元形状測定装置の構成を示すものである。図1におい
て、1は被測定物8にスリット光を照射するレーザ光源
である。被測定物8は移動テーブル10に載置されてお
り、移動テーブル10はX方向または回転方向(θ回
転)へ移動可能に不図示の装置筐体に支持されている。
2、3はそれぞれレーザ光源1に対して左右対に配置さ
れたミラーであり、これらのミラー2、3は、被測定物
8の表面からの光切断線(L1〜L5)の拡散反射光を
とらえてハーフミラー4に向けて反射させている。ハー
フミラー4はミラー2からの反射光を透過しミラー3か
らの反射光を反射しこの透過光と反射光が同一光軸上に
なるように配置されている。5はハーフミラー4からの
合成光をとらえ、2次元画像データを出力する撮像光学
系である。6は撮像光学系5からの2次元画像データに
対応する位置変換データを用いて3次元位置データに変
換するデータ処理装置である。7は2次元画像データを
表示するための表示装置である。9は角度調整機構であ
り、この角度調整機構9はミラー2の反射光の角度を調
整してミラー3からの反射光と光軸を合わせるものであ
る。
次元形状測定装置の構成を示すものである。図1におい
て、1は被測定物8にスリット光を照射するレーザ光源
である。被測定物8は移動テーブル10に載置されてお
り、移動テーブル10はX方向または回転方向(θ回
転)へ移動可能に不図示の装置筐体に支持されている。
2、3はそれぞれレーザ光源1に対して左右対に配置さ
れたミラーであり、これらのミラー2、3は、被測定物
8の表面からの光切断線(L1〜L5)の拡散反射光を
とらえてハーフミラー4に向けて反射させている。ハー
フミラー4はミラー2からの反射光を透過しミラー3か
らの反射光を反射しこの透過光と反射光が同一光軸上に
なるように配置されている。5はハーフミラー4からの
合成光をとらえ、2次元画像データを出力する撮像光学
系である。6は撮像光学系5からの2次元画像データに
対応する位置変換データを用いて3次元位置データに変
換するデータ処理装置である。7は2次元画像データを
表示するための表示装置である。9は角度調整機構であ
り、この角度調整機構9はミラー2の反射光の角度を調
整してミラー3からの反射光と光軸を合わせるものであ
る。
【0011】次に、上記実施例の動作について説明す
る。レーザ光源1より被測定物8にスリット光を照射す
る。被測定物8の表面に照射された光は全方向に拡散反
射され、その拡散反射光の一部がミラー2及びミラー3
に導かれる。ミラー2に反射した光はハーフミラー4を
透過して撮像光学系5により撮像される。また一方のミ
ラー3に入射した拡散反射光の一部はミラー3により反
射され、ハーフミラー4により反射されて撮像光学系5
により撮像される。このように、撮像光学系5はミラー
2及びミラー3からの像を同時に撮像し、2次元画像デ
ータをデータ処理装置6に出力する。
る。レーザ光源1より被測定物8にスリット光を照射す
る。被測定物8の表面に照射された光は全方向に拡散反
射され、その拡散反射光の一部がミラー2及びミラー3
に導かれる。ミラー2に反射した光はハーフミラー4を
透過して撮像光学系5により撮像される。また一方のミ
ラー3に入射した拡散反射光の一部はミラー3により反
射され、ハーフミラー4により反射されて撮像光学系5
により撮像される。このように、撮像光学系5はミラー
2及びミラー3からの像を同時に撮像し、2次元画像デ
ータをデータ処理装置6に出力する。
【0012】このとき、ミラー2、3及びハーフミラー
4と撮像光学系5の位置関係は、ハーフミラー4で合成
時、ミラー2からの像とミラー3からの像の高さ基準位
置であるゼロラインが重なり合い、更にゼロラインに対
する高さ変動量が同一になるように、例えばh1bとh
1cの長さが同一になるように調整されているものであ
る。図2は、表示装置7に表示された画像データを示し
ているものであり、図2(a)は、ミラー2からの画像
(図2(b))とミラー3からの画像(図2(c))を
合成したものである。
4と撮像光学系5の位置関係は、ハーフミラー4で合成
時、ミラー2からの像とミラー3からの像の高さ基準位
置であるゼロラインが重なり合い、更にゼロラインに対
する高さ変動量が同一になるように、例えばh1bとh
1cの長さが同一になるように調整されているものであ
る。図2は、表示装置7に表示された画像データを示し
ているものであり、図2(a)は、ミラー2からの画像
(図2(b))とミラー3からの画像(図2(c))を
合成したものである。
【0013】データ処理装置6は、撮像光学系5からの
2次元画像データを2値化等のデータ処理を用いて、被
測定物8の表面の光切断線(L1〜L5)の像を抽出
し、位置変換データを用いて、3次元位置データに変換
する。このときの位置変換データは測定に先立ち、キャ
リブレーションによって得られ、データ処理装置6のメ
モリに記憶されている。更に、被測定物8を移動テーブ
ル10を用いて、レーザ照射位置を移動、回転させなが
ら、このような操作を繰り返すことにより、立体形状を
なす被測定物8の形状を測定することができる。
2次元画像データを2値化等のデータ処理を用いて、被
測定物8の表面の光切断線(L1〜L5)の像を抽出
し、位置変換データを用いて、3次元位置データに変換
する。このときの位置変換データは測定に先立ち、キャ
リブレーションによって得られ、データ処理装置6のメ
モリに記憶されている。更に、被測定物8を移動テーブ
ル10を用いて、レーザ照射位置を移動、回転させなが
ら、このような操作を繰り返すことにより、立体形状を
なす被測定物8の形状を測定することができる。
【0014】このように、上記実施例によれば、左右対
に配置したミラー2、3からの反射光をハーフミラー4
を介することにより、被測定物8の表面の光切断線L1
〜L5に相当するミラー2からの像L1b、L3b、L
4b、L5bとミラー3からの像L1c、L2c、L3
c、L5cを合成光として、例えばL1bとL1cは重
なり合い1本のラインL1′としてとらえることがで
き、1つの撮像光学系5により、CRT7上に示すL
1′〜L5′を得ることができ、左右のそれぞれの死角
(ミラー2ではL2、ミラー3ではL4が死角になる)
になる部分をを回避して、3次元画像を得ることができ
るという利点を有する。
に配置したミラー2、3からの反射光をハーフミラー4
を介することにより、被測定物8の表面の光切断線L1
〜L5に相当するミラー2からの像L1b、L3b、L
4b、L5bとミラー3からの像L1c、L2c、L3
c、L5cを合成光として、例えばL1bとL1cは重
なり合い1本のラインL1′としてとらえることがで
き、1つの撮像光学系5により、CRT7上に示すL
1′〜L5′を得ることができ、左右のそれぞれの死角
(ミラー2ではL2、ミラー3ではL4が死角になる)
になる部分をを回避して、3次元画像を得ることができ
るという利点を有する。
【0015】また、ミラー2の角度調整機構系9を用い
ることにより、左右からの拡散反射光の光軸位置を確実
に位置合わできるようにしている。
ることにより、左右からの拡散反射光の光軸位置を確実
に位置合わできるようにしている。
【0016】さらに、上記実施例によれば、撮像光学系
5からの2次元画像データを1つの位置変換データで3
次元位置データに変換できるため、ソフトウェアによる
データ処理が簡単になるという効果を有する。
5からの2次元画像データを1つの位置変換データで3
次元位置データに変換できるため、ソフトウェアによる
データ処理が簡単になるという効果を有する。
【0017】(実施例2)図3は第2の実施例における
3次元形状測定装置の構成を示すものである。図3にお
いて、上記実施の形態1の同一の構成については、同一
符号を記して説明を省略する。11は被測定物8にスポ
ット光を照射するレーザ光源である。12は被測定物8
を載置する移動テーブルであり、この移動テーブル12
はY方向とX方向または回転方向への移動する。
3次元形状測定装置の構成を示すものである。図3にお
いて、上記実施の形態1の同一の構成については、同一
符号を記して説明を省略する。11は被測定物8にスポ
ット光を照射するレーザ光源である。12は被測定物8
を載置する移動テーブルであり、この移動テーブル12
はY方向とX方向または回転方向への移動する。
【0018】次に、上記実施例の動作について説明す
る。レーザ光源11より被測定物8にスポット光を照射
する。被測定物8に照射された光は、被測定物8の表面
で全方向に対して拡散反射する。この拡散反射したスポ
ット光の一部がミラー2及びミラー3に導かれる。ミラ
ー2に反射した光はハーフミラー4を透過して撮像光学
系5により撮像される。また一方のミラー3に入射した
拡散反射光の一部はミラー3により反射され、ハーフミ
ラー4により反射されて撮像光学系5により撮像され
る。データ処理装置6では、撮像光学系5からの2次元
画像データを2値化等のデータ処理を用いて、被測定物
8の表面のスポット光の像を抽出し、位置変換データを
用いて、3次元位置データに変換する。
る。レーザ光源11より被測定物8にスポット光を照射
する。被測定物8に照射された光は、被測定物8の表面
で全方向に対して拡散反射する。この拡散反射したスポ
ット光の一部がミラー2及びミラー3に導かれる。ミラ
ー2に反射した光はハーフミラー4を透過して撮像光学
系5により撮像される。また一方のミラー3に入射した
拡散反射光の一部はミラー3により反射され、ハーフミ
ラー4により反射されて撮像光学系5により撮像され
る。データ処理装置6では、撮像光学系5からの2次元
画像データを2値化等のデータ処理を用いて、被測定物
8の表面のスポット光の像を抽出し、位置変換データを
用いて、3次元位置データに変換する。
【0019】更に、被測定物8を移動テーブル12を用
いて、Y方向及びX方向に移動しレーザ照射位置を全体
へ移動させながら、上記操作を繰り返すことにより、立
体形状をなす被測定物8の形状を測定することができ
る。
いて、Y方向及びX方向に移動しレーザ照射位置を全体
へ移動させながら、上記操作を繰り返すことにより、立
体形状をなす被測定物8の形状を測定することができ
る。
【0020】このように、上記実施例によれば、左右対
に配置したミラー2、3からの反射光をハーフミラー4
を介することにより、被測定物8の表面のスポット光を
ミラー2からの像とミラー3からの像を合成光として重
なり合った1ポイントでとらえることができ、1つの撮
像光学系5により、左右のそれぞれの死角(ミラー2で
はL2、ミラー3ではL4が死角になる)の部分を回避
して3次元画像を得ることができるという利点を有す
る。
に配置したミラー2、3からの反射光をハーフミラー4
を介することにより、被測定物8の表面のスポット光を
ミラー2からの像とミラー3からの像を合成光として重
なり合った1ポイントでとらえることができ、1つの撮
像光学系5により、左右のそれぞれの死角(ミラー2で
はL2、ミラー3ではL4が死角になる)の部分を回避
して3次元画像を得ることができるという利点を有す
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、左右からとらえた拡散反射光を上下または左右逆の
位置関係になることのない1つの合成光としてとらえた
ものであり、この合成光が左右それぞれの死角を相互に
補足するものになるため、一組の撮像光学系で死角のな
い拡散反射光を得ることができるため、立体形状をなす
3次元形状の測定ができるという効果を有する。
に、左右からとらえた拡散反射光を上下または左右逆の
位置関係になることのない1つの合成光としてとらえた
ものであり、この合成光が左右それぞれの死角を相互に
補足するものになるため、一組の撮像光学系で死角のな
い拡散反射光を得ることができるため、立体形状をなす
3次元形状の測定ができるという効果を有する。
【0022】さらに、本発明によれば、撮像光学系から
の2次元画像データを1つの位置変換データで3次元位
置データに変換できるため、ソフトウェアによるデータ
処理が簡単になるという効果を有する。
の2次元画像データを1つの位置変換データで3次元位
置データに変換できるため、ソフトウェアによるデータ
処理が簡単になるという効果を有する。
【図1】本発明の第1の実施例における3次元形状測定
装置の構成図
装置の構成図
【図2】同実施例における3次元形状の表示状態を示す
表示図
表示図
【図3】本発明の第2の実施例における3次元形状測定
装置の構成図
装置の構成図
【図4】同実施例における3次元形状の表示状態を示す
表示図
表示図
【図5】従来の3次元形状測定装置の構成図
【図6】他の従来の3次元形状測定装置の構成図
1 レーザ光源 2 ミラー 3 ミラー 4 ハーフミラー 5 撮像光学系 6 データ処理装置 7 表示装置 8 被測定物 9 角度調整機構 10 移動テーブル 11 撮像光学系 12 移動テーブル
Claims (3)
- 【請求項1】 被測定物を移送するテーブルと、上記被
測定物に光を照射する光源と、この光源に対して左右対
象の位置に配置され上記被測定物の表面からの拡散反射
光が入射する一対のミラーと、これら一対のミラーの何
れか一方のミラーからの反射光を透過させ他方のミラー
からの反射光を反射させるハーフミラーと、上記一対の
ミラーからの反射光を合成光として同時にとらえ2次元
画像データを出力する撮像光学系と、この撮像光学系か
らの2次元画像データに対応する位置変換データを用い
て3次元形状データに変換するデータ処理装置とを備え
た3次元形状測定装置。 - 【請求項2】 光源が被測定物にスリット光を照射する
レーザ光源である請求項1記載の3次元形状測定装置。 - 【請求項3】 光源が被測定物にスポット光を照射する
レーザ光源である請求項1記載の3次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250670A JPH0989534A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 3次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7250670A JPH0989534A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 3次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989534A true JPH0989534A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17211308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7250670A Pending JPH0989534A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 3次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989534A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014016358A (ja) * | 2009-01-13 | 2014-01-30 | Semiconductor Technologies & Instruments Pte Ltd | ウェーハを検査するためのシステム及び方法 |
| JP2014035241A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | 3次元形状計測装置 |
| JP2015132577A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 池上通信機株式会社 | 画像ピックアップ構造、該構造を適用した画像ピックアップヘッドおよび3次元形状計測装置 |
| JP2015135265A (ja) * | 2014-01-17 | 2015-07-27 | Nok株式会社 | 表面形状検査装置 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7250670A patent/JPH0989534A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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