JP2011002240A - Three-dimensional shape measurement method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元形状測定方法および装置に関する。例えば、被測定物に形状測定用のパターン光を投影して、被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得し、この反射光画像から被測定物の三次元形状を算出する三次元形状測定方法および装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional shape measuring method and apparatus. For example, projecting pattern light for shape measurement onto the object to be measured, obtaining a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured, and calculating a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image The present invention relates to an original shape measuring method and apparatus.
従来、三次元形状測定方法および装置には、被測定物に形状測定用のパターン光を投影し、このパターン光が投影された被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得し、三角測量の原理に基づいてこの反射光画像から三次元形状を算出する、というものが知られている。
このような三次元形状測定方法および装置として、例えば、特許文献1には、形状測定用のパターン光としてストライプ状の光パターンたる二値化投影パターンを何種類も投影することにより、当該ストライプ状の光パターンを投影された被測定物上の一点を観察していると、その観察している一点に投影された光線が点滅して符号(コード)形成するようになり、そのコードを利用して被測定物の三次元形状を測定するという、所謂、空間コード化法に基づく三次元形状測定方法および装置が記載されている。
こうした空間コード化法においては,コードが示す値と光線の方向は一対一の関係で対応しており,被測定物上における光点の位置から観察位置の視線の方向が分かり,またその光点のコードが示す値から光線の方向が分かるので,三角測量の原理により被測定物上における全ての光点までの距離を求めることができ、これにより被測定物の三次元形状を非接触で測定することができる。
また、特許文献1には、複数の露光時間パターンで二値化投影パターンによる反射光画像を撮像して、それらの画像を合成することにより、被測定物の表面に輝度値の差が大きい色が混在する場合でもスリットパターンの輝度差が画像全域で得られるようにし、その結果、被測定物の表面色の輝度差に依存しない安定した計測結果を得ることができる三次元形状測定方法および装置も記載されている。
Conventionally, in the three-dimensional shape measuring method and apparatus, pattern light for shape measurement is projected onto the object to be measured, and a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured on which this pattern light is projected is obtained. It is known to calculate a three-dimensional shape from this reflected light image based on the principle of triangulation.
As such a three-dimensional shape measurement method and apparatus, for example, Patent Document 1 discloses that a plurality of binary projection patterns, which are stripe-shaped light patterns, are projected as pattern light for shape measurement. When one point on the object to be measured is projected, the light beam projected onto the point being observed blinks to form a code, and the code is used. A three-dimensional shape measuring method and apparatus based on a so-called spatial coding method for measuring the three-dimensional shape of an object to be measured is described.
In such a spatial coding method, the value indicated by the code and the direction of the light beam have a one-to-one relationship, and the direction of the line of sight of the observation position can be determined from the position of the light spot on the object to be measured. Since the direction of the light beam can be determined from the value indicated by the code, the distance to all the light spots on the object to be measured can be obtained by the principle of triangulation, thereby measuring the three-dimensional shape of the object to be measured in a non-contact manner. can do.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 describes a color having a large difference in luminance value on the surface of the object to be measured by capturing reflected light images based on a binarized projection pattern with a plurality of exposure time patterns and synthesizing those images. 3D shape measuring method and apparatus capable of obtaining the brightness difference of the slit pattern over the entire image area, and obtaining a stable measurement result that does not depend on the brightness difference of the surface color of the object to be measured. Is also described.
しかしながら、上記のような従来の三次元形状測定方法および装置には、以下のような問題がある。
特許文献1に記載の技術では、被測定物の表面色の輝度差があっても安定した測定が行えるものの、表面に光沢面が存在する場合に発生するハレーションの影響を除去することはできない。このため、被測定物の光沢面での反射光画像において、十分な輝度差を有するパターン光を取得できず、結果として光沢面の三次元形状を測定することができないという問題がある。
例えば、特許文献1の図2に示された被測定物の人形の写真では、おでこ(額)付近に、光沢面の影響によるハレーションと推測される高輝度部が見受けられるが、特許文献1の図18に示された対応箇所の測定結果では三次元形状が復元されていない。
However, the conventional three-dimensional shape measuring method and apparatus as described above have the following problems.
With the technique described in Patent Document 1, although stable measurement can be performed even if there is a luminance difference in the surface color of the object to be measured, the influence of halation that occurs when a glossy surface exists on the surface cannot be removed. For this reason, in the reflected light image on the glossy surface of the object to be measured, there is a problem that pattern light having a sufficient luminance difference cannot be acquired, and as a result, the three-dimensional shape of the glossy surface cannot be measured.
For example, in the photograph of the doll of the object to be measured shown in FIG. 2 of Patent Document 1, a high-luminance portion estimated to be halation due to the influence of the glossy surface is found near the forehead (forehead). The three-dimensional shape is not restored in the measurement result of the corresponding portion shown in FIG.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、例えば、ハレーション等の被測定物の表面の反射特性による反射光のノイズ成分を低減し、被測定物の表面の測定不能域を低減することができる三次元形状測定方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. For example, the noise component of the reflected light due to the reflection characteristics of the surface of the object to be measured such as halation is reduced, and the non-measurable range of the surface of the object to be measured is determined. An object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring method and apparatus capable of reducing the above.
上記の課題を解決するために、本発明の三次元形状測定方法は、被測定物に形状測定用のパターン光を投影して、前記被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得し、該反射光画像から前記被測定物の三次元形状を算出する三次元形状測定方法であって、前記形状測定用のパターン光および前記被測定物の表面からの反射光の少なくともいずれかを偏光光学素子に通してから、前記反射光画像を取得する方法とする。
この発明によれば、形状測定用のパターン光および被測定物の表面からの反射光の少なくともいずれかを偏光光学素子に通してから、反射光画像を取得するので、反射光画像における被測定物の表面での反射によって偏光された成分の反射光の光量を偏光方向によって規制することができる。このため、例えば、被測定物の反射光から、被測定物の光沢面などで反射されることにより偏光された反射光を除去または低減でき、所謂ハレーション等のノイズ成分を除去または低減することができる。
In order to solve the above-described problems, the three-dimensional shape measurement method of the present invention projects a pattern light for shape measurement onto an object to be measured, and obtains a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured. A three-dimensional shape measurement method for calculating a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image, wherein at least one of the pattern light for shape measurement and the reflected light from the surface of the object to be measured The reflected light image is acquired after passing through the polarizing optical element.
According to the present invention, since the reflected light image is acquired after passing at least one of the pattern light for shape measurement and the reflected light from the surface of the measured object through the polarizing optical element, the measured object in the reflected light image is obtained. The amount of the reflected light of the component polarized by the reflection on the surface can be regulated by the polarization direction. For this reason, for example, the reflected light polarized by being reflected by the glossy surface of the object to be measured can be removed or reduced from the reflected light of the object to be measured, and noise components such as so-called halation can be removed or reduced. it can.
また、本発明の三次元形状測定方法では、前記形状測定用のパターン光に偏光を用い、前記偏光光学素子の透過軸の方向を、前記被測定物の表面で反射されて偏光された反射光の最も大きい光量成分を有する偏光軸の方向と交差するように調整してから、前記反射光画像を取得することが好ましい。
この場合、被測定物の表面で反射され、これにより偏光された反射光の最も大きい光量成分を有する偏光軸の方向の交差するように偏光光学素子の透過軸の方向を調整するので、偏光された反射光を低減することができ、ノイズ成分の影響が低減された反射光画像を取得することができる。
In the three-dimensional shape measurement method of the present invention, polarized light is used as the pattern measurement pattern light, and the direction of the transmission axis of the polarization optical element is reflected by the surface of the object to be measured and polarized reflected light. It is preferable to obtain the reflected light image after adjusting so as to intersect the direction of the polarization axis having the largest light quantity component.
In this case, the direction of the transmission axis of the polarizing optical element is adjusted so that the direction of the polarization axis having the largest light quantity component of the reflected light reflected by the surface of the object to be measured and thereby polarized is intersected. The reflected light can be reduced, and a reflected light image in which the influence of the noise component is reduced can be acquired.
また、本発明の偏光光学素子の透過軸の方向を調整する三次元形状測定方法では、前記偏光光学素子の透過軸の方向と前記被測定物の表面で反射された前記反射光の前記偏光軸の方向とが交差する角度を、90°に調整することが好ましい。
この場合、被測定物の表面で反射され、これにより偏光された反射光の最も大きい光量成分を有する偏光軸の方向と90°に交差するように偏光光学素子の透過軸の方向を調整するので、偏光された反射光が除去され、ノイズ成分の影響が最小化された反射光画像を取得することができる。
In the three-dimensional shape measuring method for adjusting the direction of the transmission axis of the polarizing optical element of the present invention, the direction of the transmission axis of the polarizing optical element and the polarization axis of the reflected light reflected by the surface of the object to be measured The angle at which the direction intersects is preferably adjusted to 90 °.
In this case, the direction of the transmission axis of the polarizing optical element is adjusted so that it intersects with the direction of the polarization axis having the largest light quantity component of the reflected light reflected by the surface of the object to be measured and thereby 90 °. The reflected light image in which the polarized reflected light is removed and the influence of the noise component is minimized can be acquired.
本発明の三次元形状測定装置は、被測定物に形状測定用のパターン光を投影する投影部と、前記投影部により前記形状測定用のパターン光が投影された被測定物を撮像して、前記被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得する撮像部と、該撮像部が取得した前記反射光画像から前記被測定物の三次元形状を算出する演算部と、前記被測定物と前記撮像部との間に配置され、前記被測定物の表面からの反射光の透過率を偏光方向に応じて規制する偏光光学素子とを備え、該偏光光学素子は、透過軸の方向を調整可能に設けられている構成とする。
この発明によれば、投影部によって、被測定物に形状測定用のパターン光を投影し、被測定物の表面からの反射光を、第1の偏光光学素子の透過軸の方向を調整することによって偏光方向に応じて透過させることができる。このため、被測定物の表面で反射されて偏光された反射光の輝度を調整した状態で、撮像部によって反射光画像を取得することができる。そして、演算部によって、撮像部で取得された反射光画像から被測定物の三次元形状を算出することができる。
The three-dimensional shape measurement apparatus of the present invention images a measurement object on which the shape measurement pattern light is projected by the projection unit that projects shape measurement pattern light onto the measurement object, An imaging unit that acquires a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured, an arithmetic unit that calculates a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image acquired by the imaging unit, and the measured object A polarizing optical element that is disposed between the object and the imaging unit and regulates the transmittance of the reflected light from the surface of the object to be measured according to the polarization direction, and the polarizing optical element is in the direction of the transmission axis Is configured to be adjustable.
According to this invention, the projection unit projects the pattern light for shape measurement onto the object to be measured, and adjusts the direction of the transmission axis of the first polarizing optical element with the reflected light from the surface of the object to be measured. Can be transmitted according to the polarization direction. For this reason, the reflected light image can be acquired by the imaging unit in a state in which the luminance of the reflected light reflected and polarized by the surface of the object to be measured is adjusted. And the three-dimensional shape of a to-be-measured object can be calculated from the reflected light image acquired by the imaging part by the calculating part.
また、本発明の三次元形状測定装置では、前記偏光光学素子は、表面に反射防止構造が設けられていることが好ましい。
この場合、偏光光学素子の表面に反射防止構造が設けられているため、偏光光学素子の表面で反射され被測定物側に戻る光を低減することができる。このため、被測定物の表面でノイズとなる光を低減することができる。
In the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention, it is preferable that the polarizing optical element has an antireflection structure on the surface.
In this case, since the antireflection structure is provided on the surface of the polarizing optical element, it is possible to reduce the light reflected by the surface of the polarizing optical element and returning to the object to be measured. For this reason, light which becomes noise on the surface of the object to be measured can be reduced.
本発明の他の三次元形状測定装置は、被測定物に形状測定用のパターン光を投影する投影部と、前記投影部により前記形状測定用のパターン光が投影された被測定物を撮像して、前記被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得する撮像部と、該撮像部が取得した前記反射光画像から前記被測定物の三次元形状を算出する演算部と、前記被測定物と前記撮像部との間に配置され、前記被測定物の表面からの反射光の透過率を偏光方向に応じて規制する第1の偏光光学素子と、前記投影部と前記被測定物との間に配置され、前記被測定物へ投影される投影光の透過率を偏光方向に応じて規制する第2の偏光光学素子とを備え、前記第1の偏光光学素子および前記第2の偏光光学素子のうち少なくともいずれかは、透過軸の方向を調整可能に設けられている構成とする。
この発明によれば、投影部によって、被測定物に向けて形状測定用のパターン光を投影すると、パターン光は第2の偏光光学素子によって偏光されてから被測定物に投影される。そして、被測定物の表面からの反射光を、第1の偏光光学素子の透過軸の方向を調整することによって偏光方向に応じて透過させることができる。このため、被測定物の表面で反射されることで偏光された反射光の輝度を調整した状態で、撮像部によって反射光画像を取得することができる。そして、演算部によって、撮像部で取得された反射光画像から被測定物の三次元形状を算出することができる。
Another three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention is configured to project a measurement unit that projects pattern light for shape measurement onto a measurement target, and the measurement target on which the pattern light for shape measurement is projected by the projection unit. An imaging unit that acquires a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured; an arithmetic unit that calculates a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image acquired by the imaging unit; A first polarizing optical element that is disposed between the object to be measured and the imaging unit and regulates the transmittance of reflected light from the surface of the object to be measured according to the polarization direction, the projection unit, and the object to be measured A second polarizing optical element that is disposed between the first polarizing optical element and the second polarizing optical element that regulates a transmittance of projection light projected onto the object to be measured according to a polarization direction, and the first polarizing optical element and the second polarizing optical element. At least one of the polarizing optical elements can adjust the direction of the transmission axis Configuration to that provided in the.
According to this invention, when the pattern measuring pattern light is projected onto the object to be measured by the projection unit, the pattern light is polarized by the second polarizing optical element and then projected onto the object to be measured. The reflected light from the surface of the object to be measured can be transmitted according to the polarization direction by adjusting the direction of the transmission axis of the first polarizing optical element. For this reason, a reflected light image can be acquired by an imaging part in the state which adjusted the brightness | luminance of the reflected light polarized by being reflected by the surface of a to-be-measured object. And the three-dimensional shape of a to-be-measured object can be calculated from the reflected light image acquired by the imaging part by the calculating part.
また、本発明の他の三次元形状測定装置では、前記第1および第2の偏光光学素子は、表面に反射防止構造が設けられていることが好ましい。
この場合、第1および第2の偏光光学素子の表面に反射防止構造が設けられているため、第1および第2の偏光光学素子の表面で反射され被測定物側に戻る光を低減することができる。このため、被測定物の表面でノイズとなる光を低減することができる。
In another three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention, it is preferable that the first and second polarizing optical elements have an antireflection structure on the surface.
In this case, since the antireflection structure is provided on the surfaces of the first and second polarizing optical elements, light that is reflected by the surfaces of the first and second polarizing optical elements and returns to the object to be measured is reduced. Can do. For this reason, light which becomes noise on the surface of the object to be measured can be reduced.
本発明の三次元形状測定方法および装置によれば、被測定物の表面での反射により偏光された反射光の影響を低減した反射光画像を取得できるので、例えば、ハレーション等の被測定物の表面の反射特性による反射光のノイズ成分を低減し、被測定物の表面の測定不能域を低減することができるという効果を奏する。 According to the three-dimensional shape measuring method and apparatus of the present invention, it is possible to obtain a reflected light image in which the influence of reflected light polarized by reflection on the surface of the object to be measured is reduced. There is an effect that the noise component of the reflected light due to the reflection characteristics of the surface can be reduced, and the unmeasurable area of the surface of the object to be measured can be reduced.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定装置の偏光光学素子および透過軸調整機構の正面図である。図2(b)は、図2(a)におけるA−A断面図である。
[First Embodiment]
A three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front view of the polarizing optical element and the transmission axis adjusting mechanism of the three-dimensional shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.2 (b) is AA sectional drawing in Fig.2 (a).
本実施形態の三次元形状測定装置100は、被測定物に形状測定用のパターン光を投影して、被測定物からの反射光による反射光画像を取得し、この反射光画像から被測定物の三次元形状を算出するものであり、図1に示すように、被測定物1を保持するテーブル5の上方に配置されている。
被測定物1としては、種々の凹凸形状の組合せからなる三次元形状を有する適宜の部材を採用することができる。被測定物1の表面1aは、散乱面であっても光沢面であってもよい。
例えば、被測定物1として射出成形された樹脂部品を採用して、三次元形状を測定することができる。この場合、樹脂部品の三次元形状を設計に用いた三次元CADデータなどと比較して、成形不良の有無などを検査することが可能となる。樹脂部品の金型は、鏡面仕上げされている場合が多いので、多くの樹脂部品の表面は光沢面になっている。また、例えばカバーなどの外装に用いる樹脂部品は表面に塗装等を施して着色したり表面光沢を増したりする場合がある。
The three-dimensional shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment projects pattern light for shape measurement onto a measured object, acquires a reflected light image by reflected light from the measured object, and measures the measured object from the reflected light image. As shown in FIG. 1, the three-dimensional shape is arranged above the table 5 that holds the DUT 1.
As the DUT 1, an appropriate member having a three-dimensional shape composed of a combination of various uneven shapes can be employed. The surface 1a of the DUT 1 may be a scattering surface or a glossy surface.
For example, it is possible to measure a three-dimensional shape by adopting an injection molded resin part as the DUT 1. In this case, the three-dimensional shape of the resin part can be compared with the three-dimensional CAD data used for the design and the like to inspect for molding defects. Since molds for resin parts are often mirror-finished, the surface of many resin parts is glossy. In addition, for example, a resin part used for an exterior such as a cover may be colored by coating or the like on the surface or the surface gloss may be increased.
三次元形状測定装置100の概略構成は、テーブル5上に保持された被測定物1に形状測定用のパターン光を投影するプロジェクタ2(投影部)と、プロジェクタ2により形状測定用のパターン光が投影された被測定物1を撮像して被測定物1からの反射光による反射光画像を取得するCCDカメラ3(撮像部)と、プロジェクタ2およびCCDカメラ3の動作を制御するとともにCCDカメラ3で撮像された反射光画像から被測定物1の三次元形状を算出する演算部4とを備える。
CCDカメラ3および演算部4には、モニタ15が電気的に接続され、CCDカメラ3で撮像された画像や、演算部4の演算結果などが表示できるようになっている。
プロジェクタ2の投影光の光軸とCCDカメラ3の撮像光軸とは、一定の角度で斜めに交差されている。
The schematic configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus 100 includes a projector 2 (projection unit) that projects pattern light for shape measurement onto an object to be measured 1 held on a table 5, and pattern light for shape measurement by the projector 2. A CCD camera 3 (imaging unit) that captures an image of the projected measurement object 1 and acquires a reflected light image by reflected light from the measurement object 1, and controls the operations of the projector 2 and the CCD camera 3 and the CCD camera 3 And an arithmetic unit 4 that calculates the three-dimensional shape of the DUT 1 from the reflected light image captured in (1).
A monitor 15 is electrically connected to the CCD camera 3 and the calculation unit 4 so that images captured by the CCD camera 3 and calculation results of the calculation unit 4 can be displayed.
The optical axis of the projection light of the projector 2 and the imaging optical axis of the CCD camera 3 are crossed obliquely at a certain angle.
被測定物1とCCDカメラ3との間には、被測定物1からの反射光の透過率を偏光方向に応じて規制する偏光フィルタ9(第1の偏光光学素子)が配置されている。
本実施形態の偏光フィルタ9は、図2(a)、(b)に示すように、円板状とされ、被測定物1側の表面には、反射防止構造として反射防止膜9aが設けられている。
偏光フィルタ9の外周部は、略円環状の偏光フィルタホルダ8の一端側に嵌め込まれて固定されている。偏光フィルタホルダ8の他端側は、CCDカメラ3に対してその光軸と同軸に設けられた円筒状の回転保持部11に、回転可能かつ回転位置で停止可能に摩擦嵌合されている。
これにより、例えば、偏光フィルタホルダ8の外周側を手で回すなどして、回転保持部11に対して偏光フィルタホルダ8を回転させ、適宜位置で回転を停止することできる。この結果、偏光フィルタホルダ8に固定された偏光フィルタ9の透過軸9bは、CCDカメラ3の光軸回りに回転され、偏光フィルタ9に入射する被測定物1からの反射光の偏光軸に対する角度を調整することができるようになっている。
すなわち、本実施形態では、偏光フィルタホルダ8および回転保持部11は、被測定物1からの反射光の偏光軸に対して、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向を調整する第1の透過軸調整機構を構成している。
Between the DUT 1 and the CCD camera 3, a polarizing filter 9 (first polarizing optical element) that restricts the transmittance of reflected light from the DUT 1 according to the polarization direction is disposed.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the polarizing filter 9 of the present embodiment has a disk shape, and an antireflection film 9a is provided on the surface of the DUT 1 as an antireflection structure. ing.
The outer peripheral part of the polarizing filter 9 is fitted and fixed to one end side of the substantially annular polarizing filter holder 8. The other end side of the polarizing filter holder 8 is frictionally fitted to a cylindrical rotation holding portion 11 provided coaxially with the optical axis of the CCD camera 3 so that it can rotate and stop at a rotation position.
Accordingly, for example, the polarizing filter holder 8 can be rotated with respect to the rotation holding unit 11 by rotating the outer peripheral side of the polarizing filter holder 8 by hand, and the rotation can be stopped at an appropriate position. As a result, the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9 fixed to the polarizing filter holder 8 is rotated around the optical axis of the CCD camera 3 and the angle of the reflected light from the DUT 1 incident on the polarizing filter 9 with respect to the polarizing axis. Can be adjusted.
That is, in this embodiment, the polarizing filter holder 8 and the rotation holding unit 11 are the first transmission axis that adjusts the direction of the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9 with respect to the polarization axis of the reflected light from the DUT 1. An adjustment mechanism is configured.
また、プロジェクタ2と被測定物1との間には、プロジェクタ2から被測定物1に投影される投影光の透過率を偏光方向に応じて規制する偏光フィルタ7(第2の偏光光学素子)が配置されている。
本実施形態の偏光フィルタ7は、図2(a)、(b)に示すように、円板状とされ、被測定物1側の表面には、反射防止構造として反射防止膜7aが設けられている。
偏光フィルタ7の外周部は、略円環状の偏光フィルタホルダ6の一端側に嵌め込まれて固定されている。偏光フィルタホルダ6の他端側は、プロジェクタ2に対してその光軸と同軸に設けられた円筒状の回転保持部10に、回転可能かつ回転位置で停止可能に摩擦嵌合されている。
これにより、例えば、偏光フィルタホルダ6の外周側を手で回すなどして、回転保持部10に対して偏光フィルタホルダ6を回転させ、適宜位置で回転を停止することできる。この結果、偏光フィルタホルダ6に固定された偏光フィルタ7の透過軸7bは、プロジェクタ2の光軸回りに回転され、偏光フィルタ7に入射するプロジェクタ2からの投影光の偏光方向を透過軸7bに沿う方向に偏光させ、投影光の偏光軸の方向を調整することができるようになっている。
すなわち、本実施形態では、偏光フィルタホルダ6および回転保持部10は、偏光フィルタ7の透過軸7bの方向を調整する第2の透過軸調整機構を構成している。
In addition, a polarizing filter 7 (second polarization optical element) that regulates the transmittance of the projection light projected from the projector 2 to the measured object 1 according to the polarization direction between the projector 2 and the measured object 1. Is arranged.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the polarizing filter 7 of the present embodiment has a disk shape, and an antireflection film 7a is provided on the surface of the DUT 1 as an antireflection structure. ing.
The outer peripheral portion of the polarizing filter 7 is fitted and fixed to one end side of the substantially annular polarizing filter holder 6. The other end side of the polarizing filter holder 6 is friction-fitted to the cylindrical rotation holding unit 10 provided coaxially with the optical axis of the projector 2 so as to be able to rotate and stop at the rotation position.
Thereby, for example, the polarizing filter holder 6 can be rotated with respect to the rotation holding unit 10 by rotating the outer peripheral side of the polarizing filter holder 6 by hand, and the rotation can be stopped at an appropriate position. As a result, the transmission axis 7b of the polarization filter 7 fixed to the polarization filter holder 6 is rotated around the optical axis of the projector 2, and the polarization direction of the projection light from the projector 2 incident on the polarization filter 7 is changed to the transmission axis 7b. The direction of the polarization axis of the projection light can be adjusted by polarizing in the direction along the direction.
That is, in the present embodiment, the polarizing filter holder 6 and the rotation holding unit 10 constitute a second transmission axis adjusting mechanism that adjusts the direction of the transmission axis 7 b of the polarizing filter 7.
演算部4が行う動作制御としては、プロジェクタ2から投影する形状測定用のパターン光のパターン形状の制御と、このパターン光の切り換えタイミングに同期して、CCDカメラ3で撮像された反射光画像の画像データを取得する制御が挙げられる。 The operation control performed by the calculation unit 4 includes the control of the pattern shape of the pattern light for shape measurement projected from the projector 2 and the reflected light image captured by the CCD camera 3 in synchronization with the timing of switching the pattern light. For example, control for acquiring image data can be given.
例えば、プロジェクタ2が、液晶表示素子などの空間変調素子を備え、この空間変調素子によって照明光を空間変調して複数の形状測定用のパターン光を形成する場合、空間変調素子に対する複数の変調データを生成して、順次、プロジェクタ2に送出する。
形状測定用のパターン光のパターンの例としては、空間コード化法を用いる場合、被測定物1の画像領域を分割して各画像領域に空間コードを付与できるように、縞ピッチが切り換えられた格子縞パターン群を採用することができる。
なお、形状測定用には使用しないが、プロジェクタ2に変調を無効にする変調データを設定することで、空間的な輝度差のない均一照明のパターン光が生成され、被測定物1を照明することができる。
For example, when the projector 2 includes a spatial modulation element such as a liquid crystal display element, and the spatial light is spatially modulated by the spatial modulation element to form a plurality of shape measurement pattern lights, a plurality of modulation data for the spatial modulation element is used. Are sequentially transmitted to the projector 2.
As an example of the pattern light pattern for shape measurement, when the spatial coding method is used, the fringe pitch is switched so that the image area of the DUT 1 can be divided and a spatial code can be given to each image area. A checkered pattern group can be employed.
Although not used for shape measurement, by setting modulation data for invalidating modulation in the projector 2, uniform illumination pattern light having no spatial luminance difference is generated to illuminate the DUT 1. be able to.
また、演算部4が行う演算としては、公知技術である空間コード化法、位相シフト法、モアレ法などを用いて被測定物1の三次元形状を算出する演算、およびこの算出結果をモニタ15上に3D表示する画像データを生成する演算等を挙げることができる。
空間コード化法により三次元形状を算出する演算としては、公知の適宜の演算を採用することができる。例えば、特開2007−315864号公報に開示された演算等を採用することができる。
演算部4の装置構成は、本実施形態では、CPU、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータで構成される。上記の各制御動作および演算は、このコンピュータにより適宜の制御プログラム、演算プログラムを実行することで実現している。
Further, as the calculation performed by the calculation unit 4, a calculation for calculating the three-dimensional shape of the DUT 1 using a known technique such as a spatial encoding method, a phase shift method, a moire method, and the calculation result are monitored 15. For example, an operation for generating image data to be displayed in 3D can be used.
As the calculation for calculating the three-dimensional shape by the spatial coding method, a known appropriate calculation can be employed. For example, the calculation etc. which were indicated by JP, 2007-315864, A can be adopted.
In this embodiment, the arithmetic unit 4 is configured by a computer including a CPU, a memory, an input / output interface, an external storage device, and the like. The above control operations and calculations are realized by executing appropriate control programs and calculation programs by this computer.
次に、三次元形状測定装置100の動作について、本実施形態の三次元形状測定方法とともに説明する。
図3は、被測定物の一例を示す写真である。図4は、本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定方法の測定原理を説明する模式図である。図5(a)は、本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定装置によって形状測定用のパターン光が照射された被測定物の一例を示す拡大写真である。図5(b)は、図5(a)に示す被測定物の三次元形状の算出結果を示す画像である。図6(a)は、比較例の三次元形状測定装置によって形状測定用のパターン光が照射された被測定物の一例を示す拡大写真である。図6(b)は、図6(a)に示す被測定物の三次元形状の算出結果を示す画像である。図7(a)は、三次元形状測定可能な反射光画像を示す模式図である。図7(b)は、三次元形状測定ができない反射光画像を示す模式図である。図8(a)は、本発明の第1の実施形態に係る三次元形状測定装置によって形状測定用のパターン光が照射された被測定物の他例を示す写真である。図8(b)は、比較例の三次元形状測定装置によって形状測定用のパターン光が照射された被測定物の他例を示す写真である。
Next, the operation of the three-dimensional shape measuring apparatus 100 will be described together with the three-dimensional shape measuring method of this embodiment.
FIG. 3 is a photograph showing an example of an object to be measured. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the measurement principle of the three-dimensional shape measurement method according to the first embodiment of the present invention. Fig.5 (a) is an enlarged photograph which shows an example of the to-be-measured object irradiated with the pattern light for shape measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. FIG. 5B is an image showing the calculation result of the three-dimensional shape of the object to be measured shown in FIG. Fig.6 (a) is an enlarged photograph which shows an example of the to-be-measured object irradiated with the pattern light for shape measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus of a comparative example. FIG. 6B is an image showing the calculation result of the three-dimensional shape of the object to be measured shown in FIG. FIG. 7A is a schematic diagram showing a reflected light image capable of measuring a three-dimensional shape. FIG. 7B is a schematic diagram illustrating a reflected light image in which the three-dimensional shape measurement cannot be performed. FIG. 8A is a photograph showing another example of the measurement object irradiated with the pattern light for shape measurement by the three-dimensional shape measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8B is a photograph showing another example of the measurement object irradiated with the pattern light for shape measurement by the three-dimensional shape measurement apparatus of the comparative example.
三次元形状測定装置100によって、被測定物1の三次元形状測定を行うには、まず、図1に示すように、テーブル5上に被測定物1を配置する。
次に、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向の位置調整を行う。
このため、プロジェクタ2から変調を無効化したパターン光12bを照射し、これを照明としてCCDカメラ3で撮影する。すなわち、プロジェクタ2では、図4に示すように、演算部4からの変調を無効化する変調データに基づき、光源から投射される光を空間変調素子で変調することなく略均一照明となっているパターン光12aを、テーブル5上の被測定物1に向けて投射する。
ここで、図4は模式図のため、図示を簡略化し、表面1aを拡大して平面状に描いている。
In order to measure the three-dimensional shape of the DUT 1 by the three-dimensional shape measuring apparatus 100, first, the DUT 1 is placed on the table 5 as shown in FIG.
Next, the position of the polarizing filter 9 in the direction of the transmission axis 9b is adjusted.
For this reason, pattern light 12b whose modulation is invalidated is emitted from the projector 2, and this is used as illumination to be photographed by the CCD camera 3. That is, in the projector 2, as shown in FIG. 4, based on the modulation data that invalidates the modulation from the calculation unit 4, the light projected from the light source is substantially uniformly illuminated without being modulated by the spatial modulation element. The pattern light 12 a is projected toward the DUT 1 on the table 5.
Here, since FIG. 4 is a schematic diagram, the illustration is simplified and the surface 1a is enlarged and drawn in a planar shape.
パターン光12aは、偏光フィルタ7を透過し、偏光フィルタ7の透過軸7bに沿う方向に偏光されたパターン光12bとして、被測定物1に投影される。
パターン光12bは、被測定物1の表面1aの反射特性に応じて、種々の方向に放射状に散乱反射され全体として無偏光の散乱反射光13aと、フレネルの法則によって反射されるため偏光された偏光反射光14とが混在したものとなる。表面1aの光沢が強いほど、偏光反射光14の割合が多くなる。
これら散乱反射光13aと偏光反射光14とは、偏光フィルタ9を透過して、偏光フィルタ9の透過軸9bに沿う方向の偏光がCCDカメラ3に入射する。CCDカメラ3に入射した光は、CCDカメラ3の撮像素子によって光電変換され、被測定物1からの反射光による反射光画像としてモニタ15に表示される。
The pattern light 12 a passes through the polarizing filter 7 and is projected onto the DUT 1 as pattern light 12 b that is polarized in a direction along the transmission axis 7 b of the polarizing filter 7.
The pattern light 12b is polarized because it is scattered and reflected radially in various directions according to the reflection characteristics of the surface 1a of the object 1 to be measured and reflected as a whole by non-polarized scattered reflected light 13a and Fresnel's law. The polarized reflected light 14 is mixed. The greater the glossiness of the surface 1a, the greater the proportion of polarized reflected light 14.
The scattered reflected light 13 a and the polarized reflected light 14 pass through the polarizing filter 9, and polarized light in a direction along the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9 enters the CCD camera 3. The light incident on the CCD camera 3 is photoelectrically converted by the imaging device of the CCD camera 3 and displayed on the monitor 15 as a reflected light image by the reflected light from the DUT 1.
一例として、図3には、樹脂成形されてから表面が光沢塗装された部材を組み立てて、全体として凸曲面をなす三次元形状とされたマウスを被測定物1として配置し、プロジェクタ2から変調を無効化したパターン光12bを照射し、これを照明としてCCDカメラ3で撮影した画像を示す。
被測定物1の表面のほとんどは光沢面であるため、例えば、図3のB部に顕著に見られるように、一部に高輝度の反射光が集中してぎらつき、白っぽく見えている。このような反射光ノイズは、ハレーションと呼ばれている。
なお、被測定物1上の複数の白丸画像は、三次元形状測定とは異なる目的の実験用に設けられたもので、マウスの製品形状や以下の三次元形状測定とはまったく関係がない。
As an example, in FIG. 3, a member whose surface is glossy painted after being molded with resin is assembled, and a mouse having a three-dimensional shape that forms a convex surface as a whole is placed as the DUT 1 and modulated from the projector 2. An image photographed by the CCD camera 3 using the pattern light 12b in which is invalidated as illumination is shown.
Since most of the surface of the DUT 1 is a glossy surface, for example, as can be seen remarkably in part B of FIG. Such reflected light noise is called halation.
Note that the plurality of white circle images on the DUT 1 are provided for experiments for purposes different from the three-dimensional shape measurement, and have nothing to do with the product shape of the mouse or the following three-dimensional shape measurement.
ここで、偏光フィルタホルダ8を回転させると、透過軸9bが回転し、反射光の偏光方向に応じて、モニタ15に表示される反射光画像が変化する。散乱反射光13aは、無偏光であるため、透過軸9bが回転しても偏光フィルタ9を透過した散乱反射光13bによる反射光画像は変化しないが、偏光反射光14は偏光しているので、透過軸9bの方向によって偏光フィルタ9に対する透過率が変化する。
そこで、測定者は、モニタ15に表示される画像を見ながら偏光フィルタホルダ8を回転させ、ハレーションの領域の大きさの変化を確認し、ハレーションの領域が最小となる位置で、偏光フィルタホルダ8の回転を停止する。
特に、透過軸9bの方向が、偏光反射光14の偏光軸の方向と90°に交差する方向、すなわち、クロスニコルの状態にすると、偏光反射光14の透過率が略0%となり、偏光反射光14の影響を略完全に除去することができるため好ましい。
偏光反射光14の偏光軸の方向が予め分かっている場合には、上記の調整を行うことなく、偏光フィルタホルダ8の回転量を測って、偏光反射光14の偏光軸と透過軸9bとが90°で交差する方向に合わせておけばよい。
Here, when the polarizing filter holder 8 is rotated, the transmission axis 9b is rotated, and the reflected light image displayed on the monitor 15 changes according to the polarization direction of the reflected light. Since the scattered reflected light 13a is non-polarized light, the reflected light image by the scattered reflected light 13b transmitted through the polarizing filter 9 does not change even if the transmission axis 9b rotates, but the polarized reflected light 14 is polarized. The transmittance with respect to the polarizing filter 9 varies depending on the direction of the transmission axis 9b.
Therefore, the measurer rotates the polarizing filter holder 8 while looking at the image displayed on the monitor 15 to check the change in the size of the halation area, and at the position where the halation area becomes the minimum, the measuring apparatus. Stop rotating.
In particular, when the direction of the transmission axis 9b intersects the direction of the polarization axis of the polarized reflected light 14 at 90 °, that is, in a crossed Nicol state, the transmittance of the polarized reflected light 14 becomes approximately 0%, and the polarized light reflected. This is preferable because the influence of the light 14 can be almost completely removed.
When the direction of the polarization axis of the polarized reflected light 14 is known in advance, the rotation amount of the polarization filter holder 8 is measured without performing the above adjustment, and the polarization axis of the polarized reflected light 14 and the transmission axis 9b are determined. It only has to match the direction that intersects at 90 degrees.
この状態で、一旦、被測定物1およびテーブル5を外し、偏光フィルタホルダ6、8の位置を固定した状態で、従来の三次元形状測定装置と同様に、公知のキャリブレーションを実施する。
その後、再度テーブル5を据え付け、テーブル5の上に被測定物1を固定する。
In this state, once the object to be measured 1 and the table 5 are removed and the positions of the polarization filter holders 6 and 8 are fixed, a known calibration is performed in the same manner as in the conventional three-dimensional shape measuring apparatus.
Thereafter, the table 5 is installed again, and the DUT 1 is fixed on the table 5.
次に、演算部4は、プロジェクタ2によって一定の形状測定用のパターン光を形成するための変調データをプロジェクタ2に送出する。本実施形態では、ピッチw、幅w/2で、直線とスペースが一定方向に反復される格子縞パターンの変調データを送出する。
プロジェクタ2では、演算部4からの変調データに基づき、光源から投射される光を空間変調素子で変調し、図4に示すように、テーブル5上の被測定物1に向けて、格子縞パターンのパターン光12aを投射する。
パターン光12aは、偏光フィルタ7を透過し、偏光フィルタ7の透過軸7bに沿う方向に偏光された格子縞パターンのパターン光12bとして、被測定物1に投影される。
Next, the calculation unit 4 sends modulation data for forming a fixed shape measuring pattern light to the projector 2 by the projector 2. In this embodiment, modulation data of a checkered pattern in which a straight line and a space are repeated in a fixed direction with a pitch w and a width w / 2 is transmitted.
In the projector 2, the light projected from the light source is modulated by the spatial modulation element based on the modulation data from the calculation unit 4, and as shown in FIG. Pattern light 12a is projected.
The pattern light 12 a passes through the polarizing filter 7 and is projected onto the DUT 1 as a pattern light 12 b having a checkered pattern that is polarized in the direction along the transmission axis 7 b of the polarizing filter 7.
パターン光12bは、散乱反射光13aと偏光反射光14とに分かれ、偏光フィルタ9を透過して、偏光フィルタ9の透過軸9bに沿う方向の偏光がCCDカメラ3に入射する。CCDカメラ3に入射した光は、CCDカメラ3の撮像素子によって光電変換され、被測定物1からの反射光による反射光画像としてモニタ15に表示されるとともに、演算部4に送出されて演算処理される。 The pattern light 12 b is divided into scattered reflected light 13 a and polarized reflected light 14, passes through the polarizing filter 9, and polarized light in the direction along the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9 enters the CCD camera 3. The light incident on the CCD camera 3 is photoelectrically converted by the image pickup device of the CCD camera 3 and displayed on the monitor 15 as a reflected light image by the reflected light from the DUT 1 and sent to the calculation unit 4 for calculation processing. Is done.
なお、本実施形態では、偏光フィルタ7、9の被測定物1側の表面には、それぞれ反射防止膜7a、9aが設けられているので、表面1aからの散乱反射光13a、偏光反射光14に対する偏光フィルタ7、9の表面の反射率は十分低くなっている。このため、偏光フィルタ7、9の表面から被測定物1側に反射される光が表面1aで再反射されることによって生じるノイズ光成分は極めて小さい。 In the present embodiment, since the antireflection films 7a and 9a are provided on the surfaces of the polarizing filters 7 and 9 on the measured object 1 side, respectively, the scattered reflected light 13a and the polarized reflected light 14 from the surface 1a are provided. The reflectance of the surfaces of the polarizing filters 7 and 9 is sufficiently low. For this reason, the noise light component generated when the light reflected from the surfaces of the polarizing filters 7 and 9 toward the DUT 1 is re-reflected by the surface 1a is extremely small.
例えば、図5(a)に示す画像は、透過軸9bの方向を偏光反射光14の偏光軸の方向と90°に交差する方向に調整して、ハレーションが最小となるように調整したときの被測定物1の反射光画像である。ただし、見易さのため、図3のB部の範囲を、図3に示す視点とはややずらした視点から撮影した写真を示している。
このように図5(a)のC部では、ハレーションがほとんどなく、良好な輝度差を有する格子縞パターンの画像が観察される。
For example, the image shown in FIG. 5A is obtained when the direction of the transmission axis 9b is adjusted to a direction intersecting with the direction of the polarization axis of the polarized reflected light 90 at 90 ° so that the halation is minimized. 2 is a reflected light image of the DUT 1. However, for the sake of easy viewing, a photograph taken from a viewpoint slightly shifted from the viewpoint shown in FIG.
As described above, in the portion C of FIG. 5A, there is almost no halation, and an image of a checkered pattern having a good luminance difference is observed.
演算部4では、このようにして取得された反射光画像を用いて、被測定物1の三次元形状を算出し、算出結果をモニタ15に表示する。
空間コード化法では、反射光画像を演算部4に記憶して、各画像領域の明暗を、例えば、0、1などで記録する。そして、次に、形状測定用のパターン光の格子縞ピッチwをw/2、w/4、…というように順次細分化したパターン光12bを生成して、それぞれ上記の作業を繰り返し、各画像領域に0、1の並びからなる空間コードを算出する。
そして、同一の空間コードが付与された画素の座標を調べることで、格子縞の変形を検出する。この変形量は、プロジェクタ2とCCDカメラ3との相対的な位置関係から三角測量の原理を用いて、三次元空間上の位置座標に換算される。
The calculation unit 4 calculates the three-dimensional shape of the DUT 1 using the reflected light image acquired in this way, and displays the calculation result on the monitor 15.
In the spatial coding method, the reflected light image is stored in the calculation unit 4 and the brightness of each image area is recorded as, for example, 0, 1 or the like. Then, pattern light 12b is generated by sequentially subdividing the lattice fringe pitch w of the pattern light for shape measurement into w / 2, w / 4,..., And the above operation is repeated for each image region. A space code consisting of a sequence of 0 and 1 is calculated.
And the deformation | transformation of a lattice fringe is detected by investigating the coordinate of the pixel to which the same space code was provided. This amount of deformation is converted into position coordinates in a three-dimensional space using the principle of triangulation from the relative positional relationship between the projector 2 and the CCD camera 3.
このようにして、算出された被測定物1の三次元形状は、例えば、三次元CADデータなどの設計データと比較され、形状検査などに活用することができる。
また、演算部4は、三次元形状を、例えばポリゴンなどの3D表示技術を用いて、モニタ15上に表示する。
図5(b)は、三次元形状測定装置100によって測定された被測定物1の三次元形状の一例である。図示で薄い灰色の曲面が算出された三次元形状を示す。背景色と同じ部分は、パターン光による輝度差を有する反射光画像が取得されないため、三次元形状が算出されなかった箇所である。本例では、このような計算不能箇所は、溝部などの暗部が多いことが分かる。
一方、図3のB部のように、強いハレーションが発生している箇所に対応する部分(図5(b)のD部参照)では、強いハレーションがあっても良好な測定結果が得られていることが分かる。
In this way, the calculated three-dimensional shape of the DUT 1 is compared with design data such as three-dimensional CAD data, and can be used for shape inspection or the like.
The calculation unit 4 displays the three-dimensional shape on the monitor 15 using a 3D display technique such as a polygon.
FIG. 5B is an example of the three-dimensional shape of the DUT 1 measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 100. In the drawing, a three-dimensional shape in which a light gray curved surface is calculated is shown. The same portion as the background color is a portion where a three-dimensional shape is not calculated because a reflected light image having a luminance difference due to pattern light is not acquired. In this example, it can be seen that such non-computable places have many dark parts such as grooves.
On the other hand, in a portion corresponding to a location where strong halation is generated as shown in B portion of FIG. 3 (see D portion of FIG. 5B), a good measurement result is obtained even if there is strong halation. I understand that.
本実施形態の効果を評価するため、比較例として、三次元形状測定装置100から偏光フィルタ7、9を除去した装置によって、上記と同様に三次元形状測定を行った。
図5(a)、(b)にそれぞれ対応する被測定物1の反射光による反射光画像、および三次元形状測定結果を、図6(a)、(b)に示す。
図6(b)に示すように、比較例の三次元形状測定結果は、図5(b)と比べて灰色部分が格段に少なく、正確に三次元形状が測定されている部分が全体的に少なくなっている。これは、被測定物1の略全体が光沢面であることと関連している。
例えば、光沢面の影響によりハレーションが顕著な図3のB部に対応する、C部を比較すると、図5(a)のC部では、ハレーションがほとんどなく、良好な輝度差を有する格子縞パターンの画像が観察される。一方、図6(a)のC部では、ハレーションにより高輝度部が形成され、格子縞がとぎれた画像になっている。
In order to evaluate the effect of the present embodiment, as a comparative example, three-dimensional shape measurement was performed in the same manner as described above, using a device in which the polarizing filters 7 and 9 were removed from the three-dimensional shape measurement device 100.
FIGS. 6A and 6B show the reflected light image by the reflected light of the DUT 1 corresponding to FIGS. 5A and 5B and the three-dimensional shape measurement result, respectively.
As shown in FIG. 6B, the three-dimensional shape measurement result of the comparative example shows that the gray portion is markedly smaller than that in FIG. 5B, and the portion where the three-dimensional shape is accurately measured is entirely. It is running low. This is related to the fact that almost the entire DUT 1 is a glossy surface.
For example, when comparing the portion C corresponding to the portion B of FIG. 3 where the halation is noticeable due to the influence of the glossy surface, the portion C of FIG. An image is observed. On the other hand, in the part C of FIG. 6A, a high-luminance part is formed by halation, and the image has a checkered pattern.
この違いを模式的に表すと、図5(a)のC部では、図7(a)に示すように、ほぼ散乱反射光13bのみによって、等幅w/2の明部であるライン画像L1、L2、L3、L4の間に、等幅w/2の暗部であるスペース画像S1、S2、S3、S4が形成されている。一方、図6(a)のC部では、図7(b)に示すように、ライン画像L1、L2、L3、L4の一部に偏光反射光14が重畳されて線幅が太り、この結果、スペース画像S1、S4が細り、スペース画像S2、S3はとぎれている。 When this difference is schematically represented, in the portion C of FIG. 5A, as shown in FIG. 7A, the line image L1 which is a bright portion having a uniform width w / 2 is obtained almost only by the scattered reflected light 13b. , L2, L3, and L4, space images S1, S2, S3, and S4, which are dark portions of equal width w / 2, are formed. On the other hand, in the part C of FIG. 6A, as shown in FIG. 7B, the polarized reflected light 14 is superimposed on a part of the line images L1, L2, L3, and L4 and the line width is increased. As a result, The space images S1 and S4 are thin, and the space images S2 and S3 are cut off.
例えば、図7(a)、(b)の反射光画像上の点Pを考えると、空間コード化の際、図7(a)の点Pは暗部のため、例えば0が付与され、図7(b)の点Pは明部のため、例えば1が付与される。次に、格子縞のピッチを細分化していくと、図7(a)では、規則的に明暗が交替して任意の点が空間コード化される。
一方、図7(b)では、点Pの近傍の点は、格子縞のピッチを細分化していっても、明部のままなので正しい空間コードを付与することができなくなる。このため、比較例の反射光画像では、点Pの近傍のようにハレーションが顕著な部位では三次元形状測定が困難になる。
For example, when considering the point P on the reflected light image in FIGS. 7A and 7B, the point P in FIG. 7A is a dark part at the time of spatial coding. Since the point P in (b) is a bright part, for example, 1 is given. Next, when the pitch of the checkered pattern is subdivided, in FIG. 7A, light and dark are regularly changed, and an arbitrary point is spatially coded.
On the other hand, in FIG. 7B, the point near the point P remains a bright part even if the pitch of the lattice fringes is subdivided, so that a correct spatial code cannot be given. For this reason, in the reflected light image of the comparative example, it is difficult to measure the three-dimensional shape at a portion where the halation is remarkable, such as in the vicinity of the point P.
なお、図5(a)、図6(a)では、貼り付けた画像の階調不足で潰れて見えるため、より明確な差異が観察できる他例を、図8(a)、(b)に示す。この被測定物は、電話機の受話部の外装体である。
本実施形態の三次元形状測定装置100による反射光画像である図8(a)では、全体にわたって、輝度差を有する格子縞パターンの画像が取得されているのに対して、比較例の装置で取得した図8(b)に示す反射光画像では、E部のように、顕著なハレーションによって、良好な輝度差を有する格子縞パターンの画像が得られていない。
In FIGS. 5A and 6A, since the pasted image appears to be crushed due to insufficient gradation, other examples in which a clearer difference can be observed are shown in FIGS. 8A and 8B. Show. This object to be measured is an exterior body of a telephone receiver.
In FIG. 8A, which is a reflected light image by the three-dimensional shape measuring apparatus 100 of the present embodiment, an image of a checkerboard pattern having a luminance difference is acquired over the whole, but acquired by the apparatus of the comparative example. In the reflected light image shown in FIG. 8B, an image of a checkered pattern having a good luminance difference is not obtained due to remarkable halation as in the E portion.
このように、三次元形状測定装置100では、偏光フィルタ7を用いて形状測定用のパターン光12bに偏光を用い、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向を、被測定物1で反射されて偏光された偏光反射光14の偏光軸の方向と交差するように調整してから、反射光画像を取得することで、偏光反射光14の輝度を低減することができるので、ハレーション等のノイズ成分の影響が低減された反射光画像を取得することができる。これにより、反射光画像が良好な輝度差を有する画像として取得されるので、被測定物1の表面1aが光沢面であっても測定不能域を低減することができる。 As described above, in the three-dimensional shape measuring apparatus 100, the polarization filter 7 is used to polarize the pattern light 12 b for shape measurement, and the direction of the transmission axis 9 b of the polarization filter 9 is reflected by the object 1 to be polarized. The brightness of the polarized reflected light 14 can be reduced by obtaining the reflected light image after adjusting so as to intersect the direction of the polarization axis of the polarized reflected light 14, so that noise components such as halation can be reduced. A reflected light image with reduced influence can be acquired. Thereby, since the reflected light image is acquired as an image having a good luminance difference, it is possible to reduce the non-measurable area even if the surface 1a of the DUT 1 is a glossy surface.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る三次元形状測定装置について説明する。
図9は、本発明の第2の実施形態に係る三次元形状測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図10は、本発明の第2の実施形態に係る三次元形状測定方法の測定原理を説明する模式図である。
[Second Embodiment]
Next, a three-dimensional shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the measurement principle of the three-dimensional shape measurement method according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の三次元形状測定装置200は、図9に示すように、被測定物21が、例えば、ノートパソコンの外装体などのように全体として多面体状で三次元形状を複数の略平面状の測定領域に分けて測定できる場合に、特に好適となるものである。
三次元形状測定装置200の構成は、上記第1の実施形態の三次元形状測定装置100の偏光フィルタ7、偏光フィルタホルダ6を削除してなる。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
In the three-dimensional shape measuring apparatus 200 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the device under test 21 is a polyhedron as a whole, such as a notebook computer exterior body, and the three-dimensional shape is made into a plurality of substantially planar shapes. This is particularly suitable when the measurement can be performed separately in the measurement region.
The configuration of the three-dimensional shape measuring apparatus 200 is obtained by deleting the polarizing filter 7 and the polarizing filter holder 6 of the three-dimensional shape measuring apparatus 100 of the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
三次元形状測定装置200によって、被測定物21の三次元形状測定を行うには、まず、図9に示すように、テーブル5上に被測定物21を配置する。このとき、プロジェクタ2、CCDカメラ3は、被測定物21の平面状の測定領域の1つに向けて配置する。
次に、偏光フィルタ9(偏光光学素子)の透過軸9bの方向の位置調整を行う。
このため、プロジェクタ2から変調を無効化したパターン光12aを照射し、これを照明としてCCDカメラ3で撮影する。すなわち、プロジェクタ2では、図10に示すように、演算部4からの変調を無効化する変調データに基づき略均一照明となっているパターン光12aを、テーブル5上の被測定物21に向けて投射する。
In order to perform the three-dimensional shape measurement of the object to be measured 21 by the three-dimensional shape measuring apparatus 200, first, the object to be measured 21 is arranged on the table 5 as shown in FIG. At this time, the projector 2 and the CCD camera 3 are arranged toward one of the planar measurement areas of the object to be measured 21.
Next, the position of the polarizing filter 9 (polarizing optical element) in the direction of the transmission axis 9b is adjusted.
For this reason, the pattern light 12a in which the modulation is invalidated is emitted from the projector 2, and the CCD camera 3 takes an image of this as illumination. That is, in the projector 2, as shown in FIG. 10, the pattern light 12 a that is substantially uniform illumination based on the modulation data that invalidates the modulation from the calculation unit 4 is directed toward the object 21 to be measured on the table 5. Project.
パターン光12aは、被測定物21の表面21aの反射特性に応じて、種々の方向に放射状に散乱反射され全体として無偏光の散乱反射光13aと、フレネルの法則によって反射されるため偏光された偏光反射光24aとが混在したものとなる。表面21aの光沢が強いほど、偏光反射光24aの割合が多くなる。
パターン光12aが偏光されていない場合でも、偏光された偏光反射光24aが発生するのは、光沢面のフレネル反射では、パターン光12aと表面21aとの法線ベクトルを含む平面内にあるp偏光と、p偏光に垂直な面内で振動するs偏光とで反射率が異なるためである。
これら散乱反射光13aと偏光反射光24aとは、偏光フィルタ9を透過して、偏光フィルタ9の透過軸9bに沿う方向の偏光成分である散乱反射光13bと偏光反射光24bとがCCDカメラ3に入射する。CCDカメラ3に入射した光は、CCDカメラ3の撮像素子によって光電変換され、被測定物1からの反射光による反射光画像としてモニタ15に表示される。
The pattern light 12a is polarized because it is scattered and reflected radially in various directions according to the reflection characteristics of the surface 21a of the object to be measured 21 and reflected as a whole by non-polarized scattered reflected light 13a and Fresnel's law. The polarized reflected light 24a is mixed. The greater the glossiness of the surface 21a, the greater the proportion of the polarized reflected light 24a.
Even when the pattern light 12a is not polarized, the polarized polarized reflected light 24a is generated by the p-polarized light in the plane including the normal vector of the pattern light 12a and the surface 21a in the Fresnel reflection of the glossy surface. This is because the reflectance differs between s-polarized light that vibrates in a plane perpendicular to p-polarized light.
The scattered reflected light 13a and the polarized reflected light 24a are transmitted through the polarizing filter 9, and the scattered reflected light 13b and the polarized reflected light 24b, which are polarized components in the direction along the transmission axis 9b of the polarizing filter 9, are converted into the CCD camera 3. Is incident on. The light incident on the CCD camera 3 is photoelectrically converted by the imaging device of the CCD camera 3 and displayed on the monitor 15 as a reflected light image by the reflected light from the DUT 1.
ここで、上記第1の実施形態と同様に、偏光フィルタホルダ8を回転させると、透過軸9bが回転し、反射光の偏光方向に応じて、モニタ15に表示される反射光画像が変化する。散乱反射光13aは、無偏光であるため、透過軸9bが回転しても散乱反射光13bによる反射光画像は変化しないが、偏光反射光24aは偏光しているので、透過軸9bの方向によって偏光フィルタ9に対する透過率が変化し、偏光反射光24bの光量は変化する。
そこで、測定者は、モニタ15に表示される画像を見ながら偏光フィルタホルダ8を回転させ、ハレーションの領域の大きさの変化を確認し、ハレーションの領域が最小となる位置(偏光反射光24bの光量が最小となる位置)で、偏光フィルタホルダ8の回転を停止する。
ここで、偏光反射光24aに多く含まれる偏光の偏光軸と90°に交差する偏光フィルタ9の透過軸9bを調整することにより、偏光反射光24bの光量を最小化することができる。
表面21aのように略平面の場合には、偏光反射光24aの偏光成分の割合は、表面21aの反射特性とパターン光12aの入射角とによって決まる。したがって、これらから決まる偏光反射光24aに最も多く含まれる偏光成分の偏光軸が予め分かっている場合には、上記の調整を行うことなく、偏光フィルタホルダ8の回転量を測って、偏光反射光24aに最も多く含まれる偏光成分の偏光軸と透過軸9bとが90°で交差する方向に合わせておけばよい。
Here, as in the first embodiment, when the polarizing filter holder 8 is rotated, the transmission axis 9b rotates, and the reflected light image displayed on the monitor 15 changes according to the polarization direction of the reflected light. . Since the scattered reflected light 13a is non-polarized light, the reflected light image by the scattered reflected light 13b does not change even if the transmission axis 9b rotates. However, since the polarized reflected light 24a is polarized, it depends on the direction of the transmission axis 9b. The transmittance with respect to the polarizing filter 9 changes, and the light quantity of the polarized reflected light 24b changes.
Therefore, the measurer rotates the polarizing filter holder 8 while viewing the image displayed on the monitor 15 to check the change in the size of the halation region, and the position where the halation region is minimized (the polarization reflected light 24b). The rotation of the polarizing filter holder 8 is stopped at the position where the light quantity is minimized.
Here, the light quantity of the polarized reflected light 24b can be minimized by adjusting the transmission axis 9b of the polarizing filter 9 intersecting with the polarization axis of the polarized light included in the polarized reflected light 24a in a large amount at 90 °.
In the case of a substantially flat surface like the surface 21a, the ratio of the polarization component of the polarized reflected light 24a is determined by the reflection characteristics of the surface 21a and the incident angle of the pattern light 12a. Therefore, when the polarization axis of the polarization component that is most contained in the polarized reflected light 24a determined from these is known in advance, the amount of rotation of the polarizing filter holder 8 is measured and the polarized reflected light is measured without performing the above adjustment. What is necessary is just to match | combine with the direction which the polarization axis of the polarization component contained most in 24a and the transmission axis 9b cross | intersect at 90 degrees.
この状態で、一旦、被測定物21およびテーブル5を外し、偏光フィルタホルダ8の位置を固定した状態で、従来の三次元形状測定装置と同様に、公知のキャリブレーションを実施する。
その後、再度テーブル5を据え付け、テーブル5の上に被測定物21を固定する。
In this state, the known object 21 and the table 5 are once removed and the position of the polarizing filter holder 8 is fixed, and a known calibration is performed as in the conventional three-dimensional shape measuring apparatus.
Thereafter, the table 5 is installed again, and the object to be measured 21 is fixed on the table 5.
次に、演算部4は、上記第1の実施形態と同様に、プロジェクタ2によって一定の形状測定用のパターン光、例えば格子縞パターンを形成するための変調データをプロジェクタ2に送出する。
プロジェクタ2では、演算部4からの変調データに基づき、光源から投射される光を空間変調素子で変調し、図10に示すように、テーブル5上の被測定物21に向けて、格子縞パターンのパターン光12aを投射し、これにより被測定物1に格子縞パターンが投影される。
Next, as in the first embodiment, the calculation unit 4 sends to the projector 2 modulation data for forming a certain shape measurement pattern light, for example, a checkered pattern, by the projector 2.
In the projector 2, the light projected from the light source is modulated by the spatial modulation element based on the modulation data from the calculation unit 4, and as shown in FIG. The pattern light 12 a is projected, whereby a checkerboard pattern is projected onto the DUT 1.
パターン光12aは、散乱反射光13aと偏光反射光24aとに分かれ、偏光フィルタ9を透過して、偏光フィルタ9の透過軸9bに沿う方向の偏光である散乱反射光13b、偏光反射光24bがCCDカメラ3に入射する。CCDカメラ3に入射した光は、CCDカメラ3の撮像素子によって光電変換され、被測定物21からの反射光による反射光画像としてモニタ15に表示されるとともに、演算部4に送出されて演算処理される。
ここで、偏光フィルタ9の被測定物21側の表面には、それぞれ反射防止膜9aが設けられているので、表面21aからの散乱反射光13a、偏光反射光24aに対する偏光フィルタ9の表面の反射率は十分低くなっている。このため、偏光フィルタ9の表面から被測定物21側に反射される光が表面21aで再反射されることによって生じるノイズ光成分は極めて小さい。
The pattern light 12a is divided into scattered reflected light 13a and polarized reflected light 24a. The scattered reflected light 13b and polarized reflected light 24b, which are polarized light in the direction along the transmission axis 9b of the polarizing filter 9, are transmitted through the polarizing filter 9. Incident on the CCD camera 3. The light incident on the CCD camera 3 is photoelectrically converted by the image pickup device of the CCD camera 3 and displayed on the monitor 15 as a reflected light image by the reflected light from the object to be measured 21, and sent to the arithmetic unit 4 to perform arithmetic processing. Is done.
Here, since the antireflection film 9a is provided on the surface of the polarizing filter 9 on the measured object 21 side, the reflection of the surface of the polarizing filter 9 with respect to the scattered reflected light 13a and the polarized reflected light 24a from the surface 21a. The rate is low enough. For this reason, the noise light component produced when the light reflected from the surface of the polarizing filter 9 toward the DUT 21 is re-reflected by the surface 21a is extremely small.
演算部4では、このようにして取得された反射光画像を用いて、上記第1の実施形態と同様にして、被測定物21の三次元形状を算出し、算出結果をモニタ15に表示する。 In the calculation unit 4, the three-dimensional shape of the device under test 21 is calculated using the reflected light image acquired in this manner, and the calculation result is displayed on the monitor 15 in the same manner as in the first embodiment. .
このように、三次元形状測定装置200では、ハレーションの要因となる偏光を、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向を、被測定物21で反射されて偏光された偏光反射光24aの偏光軸の方向と交差するように調整してから、反射光画像を取得することで、偏光反射光24bの輝度を低減することができるので、ハレーション等のノイズ成分の影響が低減された反射光画像を取得することができる。これにより、反射光画像が良好な輝度差を有する画像として取得されるので、被測定物21の表面21aが光沢面であっても測定不能域を低減することができる。
また、三次元形状測定装置200によれば、偏光光学素子が1つだけでよいので、部品点数を削減し、装置構成を簡素化することができる。
As described above, in the three-dimensional shape measuring apparatus 200, the polarized light that causes the halation, the direction of the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9, and the polarization axis of the polarized reflected light 24 a that is reflected by the measured object 21 and polarized. Since the brightness of the polarized reflected light 24b can be reduced by obtaining the reflected light image after adjusting so as to intersect the direction, a reflected light image in which the influence of noise components such as halation is reduced is obtained. can do. Thereby, since the reflected light image is acquired as an image having a good luminance difference, it is possible to reduce the non-measurable area even if the surface 21a of the object to be measured 21 is a glossy surface.
In addition, according to the three-dimensional shape measuring apparatus 200, since only one polarization optical element is required, the number of parts can be reduced and the apparatus configuration can be simplified.
なお、上記の説明では、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向の位置調整を行う場合に、パターン光12aの変調を無効化して、略均一照明光として被測定物に投影する場合の例で説明したが、ハレーション等のノイズ成分を評価できれば、変調データを与えて、形状測定用のパターン光として、被測定物に投影してもよい。 In the above description, when the position of the polarizing filter 9 in the direction of the transmission axis 9b is adjusted, the modulation of the pattern light 12a is invalidated and projected as an approximately uniform illumination light onto the object to be measured. However, if noise components such as halation can be evaluated, modulation data may be given and projected onto the object to be measured as pattern light for shape measurement.
また、上記第1の実施形態の説明では、偏光フィルタ7の透過軸7bの位置を固定した状態で、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向を調整する場合の例で説明したが、まず、偏光フィルタ9を外した状態で、被測定物の反射光画像を取得し、この反射光画像をモニタ15で見ながら偏光フィルタホルダ6を回転させて、ハレーションの領域が最小となるように偏光フィルタホルダ6の回転量を調整した後に、偏光フィルタ9の透過軸9bの方向の調整を行うようにしてもよい。 In the description of the first embodiment, the example in which the direction of the transmission axis 9b of the polarizing filter 9 is adjusted while the position of the transmission axis 7b of the polarizing filter 7 is fixed has been described. While the filter 9 is removed, a reflected light image of the object to be measured is acquired, and the polarizing filter holder 6 is rotated while viewing the reflected light image on the monitor 15 so that the halation area is minimized. After adjusting the rotation amount 6, the direction of the transmission axis 9 b of the polarizing filter 9 may be adjusted.
また、上記の第1の実施形態では、三次元形状測定装置が第1および第2の偏光光学素子を備える場合、上記第2の実施形態では、三次元形状測定装置が第1の偏光光学素子を備える場合の例で説明したが、本発明の三次元形状測定装置は、第2の偏光光学素子のみを備えていてもよい。
例えば、上記第1の実施形態に記載したように、被測定物21のように略平面状の測定領域でのフレネル反射は、強い偏光を発生させるため、もっぱらこのような被測定物21を測定する場合には、上記第1の実施形態の三次元形状測定装置100において、偏光フィルタ9、偏光フィルタホルダ8を削除した構成としてもよい。この場合、偏光光学素子が1つだけでよいので、部品点数を削減し、装置構成を簡素化することができる。
In the first embodiment, when the three-dimensional shape measuring apparatus includes the first and second polarizing optical elements, in the second embodiment, the three-dimensional shape measuring apparatus is the first polarizing optical element. However, the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention may include only the second polarization optical element.
For example, as described in the first embodiment, Fresnel reflection in a substantially planar measurement region like the object to be measured 21 generates strong polarized light. Therefore, such an object to be measured 21 is measured exclusively. In that case, the polarizing filter 9 and the polarizing filter holder 8 may be omitted from the three-dimensional shape measuring apparatus 100 of the first embodiment. In this case, since only one polarizing optical element is required, the number of parts can be reduced and the apparatus configuration can be simplified.
また、上記の説明では、偏光フィルタ7、9は、いずれも反射防止膜7a、9aからなる反射防止構造が設けられた場合の例で説明したが、偏光フィルタ7、9の表面での反射光が被測定物に戻る量が十分少ない場合には、反射防止膜7a、9aは省略してもよい。 In the above description, the polarizing filters 7 and 9 have been described as examples in the case where the antireflection structure including the antireflection films 7a and 9a is provided, but the reflected light on the surfaces of the polarizing filters 7 and 9 is described. When the amount returned to the object to be measured is sufficiently small, the antireflection films 7a and 9a may be omitted.
また、上記の第1の実施形態の説明では、偏光フィルタ7を用いて、被測定物1に投影するパターン光12bを偏光させた場合の例で説明したが、プロジェクタ2の光源として、直線偏光のレーザ光を用いた構成とすれば、偏光フィルタ7は省略することができる。
また、プロジェクタ2の空間変調素子として、反射型空間変調素子を用いる場合にも反射光の偏光は強くなるので、この場合にも偏光フィルタ7を省略することができる。
In the description of the first embodiment, the example in which the pattern light 12 b projected onto the DUT 1 is polarized using the polarizing filter 7 has been described. However, as the light source of the projector 2, linearly polarized light is used. If the laser beam is used, the polarizing filter 7 can be omitted.
Further, even when a reflective spatial modulation element is used as the spatial modulation element of the projector 2, the polarized light of the reflected light becomes strong, so that the polarization filter 7 can be omitted also in this case.
また、上記の実施形態、変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。 Moreover, all the components described in the above embodiments and modifications can be implemented in appropriate combination within the scope of the technical idea of the present invention.
1、21 被測定物
1a、21a 表面
2 プロジェクタ(投影部)
3 CCDカメラ(撮像部)
4 演算部
6、8 偏光フィルタホルダ
7 偏光フィルタ(第2の偏光光学素子)
7a、9a 反射防止膜
7b、9b 透過軸
9 偏光フィルタ(第1の偏光光学素子、偏光光学素子)
10、11 回転保持部
12a、12b パターン光(形状測定用のパターン光)
13a、13b 散乱反射光
14、24a、24b 偏光反射光
15 モニタ
100、200 三次元形状測定装置
1, 21 DUT 1a, 21a Surface 2 Projector (projection unit)
3 CCD camera (imaging part)
4 Arithmetic Units 6 and 8 Polarizing Filter Holder 7 Polarizing Filter (Second Polarizing Optical Element)
7a, 9a Antireflection films 7b, 9b Transmission axis 9 Polarizing filter (first polarizing optical element, polarizing optical element)
10, 11 Rotation holding parts 12a, 12b Pattern light (pattern light for shape measurement)
13a, 13b Scattered reflected light 14, 24a, 24b Polarized reflected light 15 Monitor 100, 200 Three-dimensional shape measuring apparatus
Claims (7)
前記形状測定用のパターン光および前記被測定物の表面からの反射光の少なくともいずれかを偏光光学素子に通してから、前記反射光画像を取得することを特徴とする三次元形状測定方法。 Projecting pattern light for shape measurement onto an object to be measured, obtaining a reflected light image by reflected light from the surface of the object to be measured, and calculating a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image An original shape measuring method,
A three-dimensional shape measurement method, wherein the reflected light image is acquired after passing at least one of the pattern light for shape measurement and the reflected light from the surface of the object to be measured through a polarizing optical element.
前記偏光光学素子の透過軸の方向を、前記被測定物の表面で反射されて偏光された反射光の最も大きい光量成分を有する偏光軸の方向と交差するように調整してから、前記反射光画像を取得することを特徴とする請求項1に記載の三次元形状測定方法。 Using polarized light for pattern light for shape measurement,
The direction of the transmission axis of the polarizing optical element is adjusted so as to intersect the direction of the polarization axis having the largest light quantity component of the reflected light reflected and polarized by the surface of the object to be measured, and then the reflected light The three-dimensional shape measurement method according to claim 1, wherein an image is acquired.
前記投影部により前記形状測定用のパターン光が投影された被測定物を撮像して、前記被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得する撮像部と、
該撮像部が取得した前記反射光画像から前記被測定物の三次元形状を算出する演算部と、
前記被測定物と前記撮像部との間に配置され、前記被測定物の表面からの反射光の透過率を偏光方向に応じて規制する偏光光学素子とを備え、
該偏光光学素子は、透過軸の方向を調整可能に設けられていることを特徴とする三次元形状測定装置。 A projection unit that projects pattern light for shape measurement onto an object to be measured;
An imaging unit that captures an image of the measurement object on which the pattern measuring pattern light is projected by the projection unit, and obtains a reflected light image by reflected light from the surface of the measurement object;
A calculation unit that calculates a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image acquired by the imaging unit;
A polarizing optical element that is disposed between the object to be measured and the imaging unit and regulates the transmittance of reflected light from the surface of the object to be measured according to the polarization direction;
The polarizing optical element is provided so that the direction of the transmission axis can be adjusted.
前記投影部により前記形状測定用のパターン光が投影された被測定物を撮像して、前記被測定物の表面からの反射光による反射光画像を取得する撮像部と、
該撮像部が取得した前記反射光画像から前記被測定物の三次元形状を算出する演算部と、
前記被測定物と前記撮像部との間に配置され、前記被測定物の表面からの反射光の透過率を偏光方向に応じて規制する第1の偏光光学素子と、
前記投影部と前記被測定物との間に配置され、前記被測定物へ投影される投影光の透過率を偏光方向に応じて規制する第2の偏光光学素子とを備え、
前記第1の偏光光学素子および前記第2の偏光光学素子のうち少なくともいずれかは、透過軸の方向を調整可能に設けられていることを特徴とする三次元形状測定装置。 A projection unit that projects pattern light for shape measurement onto an object to be measured;
An imaging unit that captures an image of the measurement object on which the pattern measuring pattern light is projected by the projection unit, and obtains a reflected light image by reflected light from the surface of the measurement object;
A calculation unit that calculates a three-dimensional shape of the object to be measured from the reflected light image acquired by the imaging unit;
A first polarizing optical element that is disposed between the object to be measured and the imaging unit and restricts the transmittance of reflected light from the surface of the object to be measured according to a polarization direction;
A second polarizing optical element that is arranged between the projection unit and the object to be measured and regulates the transmittance of the projection light projected onto the object to be measured according to the polarization direction;
At least one of the first polarizing optical element and the second polarizing optical element is provided so that the direction of the transmission axis can be adjusted.
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