JPS642881B2 - - Google Patents
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- JPS642881B2 JPS642881B2 JP10297082A JP10297082A JPS642881B2 JP S642881 B2 JPS642881 B2 JP S642881B2 JP 10297082 A JP10297082 A JP 10297082A JP 10297082 A JP10297082 A JP 10297082A JP S642881 B2 JPS642881 B2 JP S642881B2
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- JP
- Japan
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- zoom
- zoom lens
- grating
- zoom lenses
- focus
- Prior art date
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、投影側に光学的な格子、撮影側に電
子格子を用いたモアレトポグラフイ装置に関する
ものである。
子格子を用いたモアレトポグラフイ装置に関する
ものである。
モアレトポグラフイはモアレ縞を出すことによ
り物体の等高線を得る方法であり、非接触で物体
の三次元構造を簡単に計測でき、特に測定の対象
となる物体の表面は粗面のままでよく、服飾、医
学関係を中心に既に広く使われている。しかし、
計測をより簡単にするため、現在でも研究が続い
ている。
り物体の等高線を得る方法であり、非接触で物体
の三次元構造を簡単に計測でき、特に測定の対象
となる物体の表面は粗面のままでよく、服飾、医
学関係を中心に既に広く使われている。しかし、
計測をより簡単にするため、現在でも研究が続い
ている。
本発明の目的は、適切な等高線を簡単にかつ選
択的に得ることができるようにして物体の計測を
より簡単に行えるようにしたモアレトポグラフイ
装置を提供することにある。
択的に得ることができるようにして物体の計測を
より簡単に行えるようにしたモアレトポグラフイ
装置を提供することにある。
以下本発明を図面を参照しながら詳細に説明す
る。
る。
第１図はTV系モアレトポグラフイ装置として
構成した本発明による装置の基本構成を示す。図
中符号１は測定すべき物体、２は投影側の格子で
あり、これには光学的な格子が用いられている。
３は物体１と格子２との間に配置された投影側の
ズームレンズ、４は格子２について物体１と反対
側に配置された光源であり、この光源４によつて
格子２がズームレンズ３を介して物体１の表面に
投影される。５は物体１上に投影された格子を撮
像するためのテレビカメラのような撮像手段、６
は物体１と撮像手段５との間に配置された撮影側
のズームレンズであり、物体１上の格子はこのズ
ームレンズ６を介して撮像手段５によつて撮影さ
れる。上記撮像手段によつて撮影された物体１上
の格子についての撮影信号は、撮像手段５に付随
する回路上で電子格子によつて処理されたモニタ
TV７に送られ、このことによつてモニタTV７
の画面に物体１についてのモアレ縞が写し出され
る。
構成した本発明による装置の基本構成を示す。図
中符号１は測定すべき物体、２は投影側の格子で
あり、これには光学的な格子が用いられている。
３は物体１と格子２との間に配置された投影側の
ズームレンズ、４は格子２について物体１と反対
側に配置された光源であり、この光源４によつて
格子２がズームレンズ３を介して物体１の表面に
投影される。５は物体１上に投影された格子を撮
像するためのテレビカメラのような撮像手段、６
は物体１と撮像手段５との間に配置された撮影側
のズームレンズであり、物体１上の格子はこのズ
ームレンズ６を介して撮像手段５によつて撮影さ
れる。上記撮像手段によつて撮影された物体１上
の格子についての撮影信号は、撮像手段５に付随
する回路上で電子格子によつて処理されたモニタ
TV７に送られ、このことによつてモニタTV７
の画面に物体１についてのモアレ縞が写し出され
る。
一般にズームレンズは、その変化調整できる部
分として、レンズの倍率を調整する「ズーム」、
ピントつまり焦点位置を調整する「フオーカス」、
及び絞りを調整する「アイリス」を有する。上記
ズームレンズ３，６は、上記「ズーム」、「フオー
カス」及び「アイリス」のうち少なくとも「ズー
ム」と「フオーカス」が、マイクロコンピユータ
のような制御手段８の制御の下で、ステツピング
モータのような図示しない駆動源によつてそれぞ
れ独立に駆動されて調整できるようになつてお
り、またこれらについての調整位置を検出するた
めの、例えばロータリーエンコーダと光センサと
からなる検出手段（図示せず）が設けられている
ものとする。
分として、レンズの倍率を調整する「ズーム」、
ピントつまり焦点位置を調整する「フオーカス」、
及び絞りを調整する「アイリス」を有する。上記
ズームレンズ３，６は、上記「ズーム」、「フオー
カス」及び「アイリス」のうち少なくとも「ズー
ム」と「フオーカス」が、マイクロコンピユータ
のような制御手段８の制御の下で、ステツピング
モータのような図示しない駆動源によつてそれぞ
れ独立に駆動されて調整できるようになつてお
り、またこれらについての調整位置を検出するた
めの、例えばロータリーエンコーダと光センサと
からなる検出手段（図示せず）が設けられている
ものとする。
「フオーカス」については超音波センサ、赤外
線センサ、レーザー等の距離センサを用いること
により自動的に焦点合わせを行うことも可能であ
る。
線センサ、レーザー等の距離センサを用いること
により自動的に焦点合わせを行うことも可能であ
る。
なお、図示しないがマイクロコンピユータ８は
キーボード等の入力装置を有し、これによつて必
要なデータ、情報、命令などが入力されるように
なつているものとする。
キーボード等の入力装置を有し、これによつて必
要なデータ、情報、命令などが入力されるように
なつているものとする。
上述のように、マイクロコンピユータ８によつ
て制御されてそれぞれ独立に動かされるズームレ
ンズ３，６は、その投影側のズームレンズ３によ
つて撮影格子２の像の大きさや投影される格子の
ピツチを、撮影側のズームレンズ６によつて物体
１の大きさや撮影範囲を変化させることができ
る。
て制御されてそれぞれ独立に動かされるズームレ
ンズ３，６は、その投影側のズームレンズ３によ
つて撮影格子２の像の大きさや投影される格子の
ピツチを、撮影側のズームレンズ６によつて物体
１の大きさや撮影範囲を変化させることができ
る。
このような倍率の変化するような格子投影法に
よつてどのようなモアレ縞が得られるかというこ
とについての理論的な解明はほぼ行われている。
よつてどのようなモアレ縞が得られるかというこ
とについての理論的な解明はほぼ行われている。
また、上記撮影側の電子格子についての手法も
既に公知であり、一般的にはこれは、撮影手段５
によつて得られる撮像信号を電子的に処理する手
法であるが、具体的な手法としては多数提案され
ている。
既に公知であり、一般的にはこれは、撮影手段５
によつて得られる撮像信号を電子的に処理する手
法であるが、具体的な手法としては多数提案され
ている。
今第１図において、ズームレンズ３の屈折面と
格子２との間の距離をa1、ズームレンズ６の屈折
面と撮像手段５の撮像面５ａとの間の距離をa2、
ズームレンズ３の屈折面とこのレンズの焦点位置
が合わされている物体１上の面との間の距離を
b1、ズームレンズ６とこのレンズの焦点位置が合
わされている物体１上の面との間の距離をb2、両
ズームレンズ３，６の光軸間の距離をｌ、上記焦
点位置の合わされている面に垂直な光軸方向の座
標をＹ、この座標Ｙに垂直でかつ両光軸と直交す
る方向の座標をＸとする。また、ズームレンズ
３，６のそれぞれの倍率をβ1、β2、投影側、撮影
側のそれぞれの格子ピツチをλ1、λ2、そしてモニ
タTV７の（画面の大きさ）：撮像手段５の（撮
像面５ａの大きさ）、すなわちTV系の倍率をα
とすると、b1＝b2の条件のもとで生ずるモアレ縞
は一般に、 （β1／λ1−αβ2／λ2）b2x＝（ｎ＋αlβ2／λ2）Ｙ
＋nb2……(1) で与えられる。ただし、ｎは次数である。
格子２との間の距離をa1、ズームレンズ６の屈折
面と撮像手段５の撮像面５ａとの間の距離をa2、
ズームレンズ３の屈折面とこのレンズの焦点位置
が合わされている物体１上の面との間の距離を
b1、ズームレンズ６とこのレンズの焦点位置が合
わされている物体１上の面との間の距離をb2、両
ズームレンズ３，６の光軸間の距離をｌ、上記焦
点位置の合わされている面に垂直な光軸方向の座
標をＹ、この座標Ｙに垂直でかつ両光軸と直交す
る方向の座標をＸとする。また、ズームレンズ
３，６のそれぞれの倍率をβ1、β2、投影側、撮影
側のそれぞれの格子ピツチをλ1、λ2、そしてモニ
タTV７の（画面の大きさ）：撮像手段５の（撮
像面５ａの大きさ）、すなわちTV系の倍率をα
とすると、b1＝b2の条件のもとで生ずるモアレ縞
は一般に、 （β1／λ1−αβ2／λ2）b2x＝（ｎ＋αlβ2／λ2）Ｙ
＋nb2……(1) で与えられる。ただし、ｎは次数である。
上記式(1)において、
β1／λ1：αβ2／λ2＝（簡単な整数比） ……(2)
なる条件を満しているとき、「真の等高線」すな
わち光軸と垂直な平面で物体１を切つたようなモ
アレ縞が得られる。
わち光軸と垂直な平面で物体１を切つたようなモ
アレ縞が得られる。
また、β1λ1≠αβ2／λ2のときには、光軸に対し
て垂直でない平面で物体１を切つた、第２図の座
標系に示すようなモアレ縞が得られ、このときの
モアレ縞の傾きは、 △Ｙ／△Ｘ＝（β1／λ1−αβ2／λ2）b2／ｎ＋αl
β2／λ2……(3) で与えられる。
て垂直でない平面で物体１を切つた、第２図の座
標系に示すようなモアレ縞が得られ、このときの
モアレ縞の傾きは、 △Ｙ／△Ｘ＝（β1／λ1−αβ2／λ2）b2／ｎ＋αl
β2／λ2……(3) で与えられる。
更に、b1＝b2であつて、しかも
β1／λ1＝αβ2／λ2
なる条件が満されているとき、
Ｙ＝−nλ2b2／nλ2＋αlβ2 ……(4)
なる式(4)で表わされるモアレ縞が得られる。
更にまた、等高面間の間隔、すなわち測定の精
度は、 △Ｙ＝b2λ1／β1l ……(5) で与えられる。
度は、 △Ｙ＝b2λ1／β1l ……(5) で与えられる。
上記式(1)〜(5)などの中の定数を変化されること
によつて種々のモアレ縞を得ることができるが、
定数の変化をレンズ、格子の交換などによつて行
つたのでは、測定作業が極めて複雑で面倒である
ばかりでなく、得られるモアレ縞が限られてしま
い高精度の測定も期待できない。
によつて種々のモアレ縞を得ることができるが、
定数の変化をレンズ、格子の交換などによつて行
つたのでは、測定作業が極めて複雑で面倒である
ばかりでなく、得られるモアレ縞が限られてしま
い高精度の測定も期待できない。
この点本発明は上述したように、投影側、撮影
側のそれぞれにズームレンズ３，６を配置し、こ
れらのズームレンズ３，６をそれぞれ独立にマイ
クロコンピユータ８による制御の下で駆動するよ
うにしているため、倍率及び撮像範囲の変化、物
体の凹凸の判定、等高面の傾斜角の変化、精度の
変化などを、予め定められたプログラムに従つて
マイクロコンピユータ８を稼動させることによつ
て、以下に例示する如く極めて簡単に行うことが
できる。
側のそれぞれにズームレンズ３，６を配置し、こ
れらのズームレンズ３，６をそれぞれ独立にマイ
クロコンピユータ８による制御の下で駆動するよ
うにしているため、倍率及び撮像範囲の変化、物
体の凹凸の判定、等高面の傾斜角の変化、精度の
変化などを、予め定められたプログラムに従つて
マイクロコンピユータ８を稼動させることによつ
て、以下に例示する如く極めて簡単に行うことが
できる。
(1) 倍率及び撮像範囲の可変
ズームレンズはその倍率を変えることによつ
て、当然撮影の倍率、従つて撮像範囲を変化す
ることができる。しかし、モアレ縞が真の等高
線を表わすためには、上記式(2)の条件を満して
いなければならないので、撮影側だけでなく投
影側のズームレンズ３も適切に制御してやる必
要があるが、この２つのズームレンズ３，６の
同時制御はマイクロコンピユータ８によつて簡
単に行われる。本発明の装置では、第３図に示
すように様々な画面の大きさで物体１を撮影し
ているにも拘らず、モアレ縞の測定精度をほぼ
一定に保ちつつ行う測定が可能になり、また画
面（像）の大きさと測定精度を独立に可成りの
範囲で変化させることも可能である。なお、第
３図ａ，ｂ及びｃはαβ2＝1.2、0.9及び0.6のの
倍率でそれぞれ写した像であり、撮像範囲は変
化していてもほぼ同精度の縞が得られている。
て、当然撮影の倍率、従つて撮像範囲を変化す
ることができる。しかし、モアレ縞が真の等高
線を表わすためには、上記式(2)の条件を満して
いなければならないので、撮影側だけでなく投
影側のズームレンズ３も適切に制御してやる必
要があるが、この２つのズームレンズ３，６の
同時制御はマイクロコンピユータ８によつて簡
単に行われる。本発明の装置では、第３図に示
すように様々な画面の大きさで物体１を撮影し
ているにも拘らず、モアレ縞の測定精度をほぼ
一定に保ちつつ行う測定が可能になり、また画
面（像）の大きさと測定精度を独立に可成りの
範囲で変化させることも可能である。なお、第
３図ａ，ｂ及びｃはαβ2＝1.2、0.9及び0.6のの
倍率でそれぞれ写した像であり、撮像範囲は変
化していてもほぼ同精度の縞が得られている。
(2) 凹凸の判定
撮影側のズームレンズ６の倍率を固定した状
態で、撮影側の焦点を第４図に示すように変化
させると、第５図に示すようにａからｃへモア
レ縞が動く。これは、物体１が光学系の焦点深
度内にある限り、焦点面が物体１を三次元的に
スキヤンしてゆく形になるためである。このた
め、モアレ縞も物体１上を三次元的にスキヤン
してゆくことになり、理論的には任意の面で物
体を切つた等高線が得られることになる。従つ
て、物体１の三次元形状を連続的な画像の変化
として認識できるようになり、視覚的には凹凸
の判定が容易にできるようになる。また、この
方法によれば、物体１の三次元形状を理論的に
はいくらでも高い精度で測定できることにな
る。なお、この場合、モニタTV７への映像信
号から特定部分についての凹凸の自動判定を行
わせることも可能である。
態で、撮影側の焦点を第４図に示すように変化
させると、第５図に示すようにａからｃへモア
レ縞が動く。これは、物体１が光学系の焦点深
度内にある限り、焦点面が物体１を三次元的に
スキヤンしてゆく形になるためである。このた
め、モアレ縞も物体１上を三次元的にスキヤン
してゆくことになり、理論的には任意の面で物
体を切つた等高線が得られることになる。従つ
て、物体１の三次元形状を連続的な画像の変化
として認識できるようになり、視覚的には凹凸
の判定が容易にできるようになる。また、この
方法によれば、物体１の三次元形状を理論的に
はいくらでも高い精度で測定できることにな
る。なお、この場合、モニタTV７への映像信
号から特定部分についての凹凸の自動判定を行
わせることも可能である。
(3) 等高面の傾斜角の変化
投影側のズームレンズ３を固定したままで撮
影側のズームレンズ６の倍率を変化させると、
第６図に示すように等高面の傾斜を変化させる
ことができる。このような傾いた平面で切つた
等高線を得ることによつて、単一の方向からの
等高線では分り難い複雑な形状をもつた物体の
三次元形状の認識が容易になる。しかし、傾斜
角を変えても精度の変わらないモアレ縞を得る
には、撮影側だけでなく投影側のズームレンズ
３も同時に制御してやる必要があるが、このと
きマイクロコンピユータ８による制御が役立
つ。
影側のズームレンズ６の倍率を変化させると、
第６図に示すように等高面の傾斜を変化させる
ことができる。このような傾いた平面で切つた
等高線を得ることによつて、単一の方向からの
等高線では分り難い複雑な形状をもつた物体の
三次元形状の認識が容易になる。しかし、傾斜
角を変えても精度の変わらないモアレ縞を得る
には、撮影側だけでなく投影側のズームレンズ
３も同時に制御してやる必要があるが、このと
きマイクロコンピユータ８による制御が役立
つ。
(4) 精度の変化
モアレ縞の精度は、上記式(5)によつて与えら
れるので、投影側、撮影側の格子がそれぞれ１
種類しかない場合でも、投影側、撮影側の２つ
のズームレンズ３，６を適当にマイクロコンピ
ユータ８によつて制御してやることによつて第
７図に示すように可成りの範囲で変化させるこ
とができる。なお、投影側の格子として数種類
用意しておけば、万遍無く精度を変化させるこ
とができるようになる。
れるので、投影側、撮影側の格子がそれぞれ１
種類しかない場合でも、投影側、撮影側の２つ
のズームレンズ３，６を適当にマイクロコンピ
ユータ８によつて制御してやることによつて第
７図に示すように可成りの範囲で変化させるこ
とができる。なお、投影側の格子として数種類
用意しておけば、万遍無く精度を変化させるこ
とができるようになる。
なお、上述した実施例では、撮像手段５によ
つて得た信号を電子格子を通して処理した後モ
アレ縞をモニタTV７の画面に写し出すように
しているだけであるが、後の画像処理のためメ
モリーにストアすることもできる。更に、モニ
タTVの画面以外に例えばドツトプリンタによ
り紙面上にモアレ縞を描かせることもできる。
つて得た信号を電子格子を通して処理した後モ
アレ縞をモニタTV７の画面に写し出すように
しているだけであるが、後の画像処理のためメ
モリーにストアすることもできる。更に、モニ
タTVの画面以外に例えばドツトプリンタによ
り紙面上にモアレ縞を描かせることもできる。
本発明は上述したように、投影側と撮影側と
にズームレンズをそれぞれ配し、各ズームレン
ズを少なくともズームとフオーカスについてそ
れぞれ独立に制御駆動するようにしているた
め、計測に必要な適切な等高線のモアレ縞を簡
単にかつ選択的に得ることができるものであ
る。
にズームレンズをそれぞれ配し、各ズームレン
ズを少なくともズームとフオーカスについてそ
れぞれ独立に制御駆動するようにしているた
め、計測に必要な適切な等高線のモアレ縞を簡
単にかつ選択的に得ることができるものであ
る。
第１図は本発明の装置の基本構成を示す簡略
図、第２図は第１図の装置の動作を説明するため
の説明図、第３図は第１図の装置によつて得られ
るモアレ縞の一例を示す図、第４図は第１図の装
置の他の動作を説明するための説明図、第５図乃
至第７図は第１図の装置によつて得られるモアレ
縞の他の異なる例をそれぞれ示す図である。 １……物体、２……（光学系）格子、３，６…
…ズームレンズ、５……撮像手段、８……マイク
ロコンピユータ（制御手段）。
図、第２図は第１図の装置の動作を説明するため
の説明図、第３図は第１図の装置によつて得られ
るモアレ縞の一例を示す図、第４図は第１図の装
置の他の動作を説明するための説明図、第５図乃
至第７図は第１図の装置によつて得られるモアレ
縞の他の異なる例をそれぞれ示す図である。 １……物体、２……（光学系）格子、３，６…
…ズームレンズ、５……撮像手段、８……マイク
ロコンピユータ（制御手段）。
Claims (1)
- １ 投影側の光学系格子と物体との間と、撮影側
の撮像手段と物体との間とにそれぞれ配置したズ
ームレンズと、該ズームレンズの各々の少なくと
もズームとフオーカスとをそれぞれ独立に変化さ
せる駆動源と、該駆動源によつて駆動された前記
ズームレンズの各々の前記ズームとフオーカスと
についての調整位置をそれぞれ検出する検出手段
と、該検出手段によつて検出した調整位置を監視
しながら前記駆動源を動作させて前記ズームレン
ズをそれぞれ独立に制御する制御手段とを備える
ことを特徴とするモアレトポグラフイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10297082A JPS58221103A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | モアレトポグラフイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10297082A JPS58221103A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | モアレトポグラフイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221103A JPS58221103A (ja) | 1983-12-22 |
| JPS642881B2 true JPS642881B2 (ja) | 1989-01-19 |
Family
ID=14341618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10297082A Granted JPS58221103A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | モアレトポグラフイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221103A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100392082B1 (ko) * | 2000-07-08 | 2003-07-22 | 정하철 | 모아레 무늬 촬상장치 |
| JP3494964B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2004-02-09 | 株式会社山武 | 表面形状測定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55131709A (en) * | 1979-03-31 | 1980-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Moire fringe measuring device |
-
1982
- 1982-06-17 JP JP10297082A patent/JPS58221103A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58221103A (ja) | 1983-12-22 |
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