JP2000241134A - Apparatus and method for measuring shape - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、強度変調された光
を物体に照射してその反射光を検出するとともに、強度
変調された参照光を検出し、反射光と参照光との合成光
に基づいて物体までの距離を計測する形状計測装置およ
び形状計測方法に関し、特に、物体までの距離計測を高
精度に行うことが可能な形状計測装置および形状計測方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of irradiating an object with intensity-modulated light to detect reflected light of the object, detecting an intensity-modulated reference light, and converting the reflected light and reference light into a combined light. More particularly, the present invention relates to a shape measuring apparatus and a shape measuring method capable of measuring a distance to an object with high accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】強度変調された光を対象物体に照射し、
その反射光の位相を検出することにより、物体までの距
離を計測する従来の形状計測装置としては、例えば、特
公昭59−30233号公報に示されている。2. Description of the Related Art A target object is irradiated with intensity-modulated light,
A conventional shape measuring device that measures the distance to an object by detecting the phase of the reflected light is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 59-30233.
【0003】図9は、この形状計測装置を示す。この形
状計測装置100は、発振器120の信号に基づく駆動
回路121からの駆動信号によって所定の周波数で強度
変調された光を出射する発光素子123と、発光素子1
23から投影レンズ124を介して入射した光を透過お
よび反射させるビームスプリッタ125と、ビームスプ
リッタ125を透過して物体6で反射し、再びビームス
プリッタ125で反射した光、およびビームスプリッタ
125で反射して反射鏡122で反射し、再びビームス
プリッタ125を透過した光を集光レンズ126を介し
て受光する受光素子127と、受光素子127の出力信
号を増幅する増幅器128と、増幅器128の出力信号
を検波する検波器129と、検波器129の出力信号か
ら振幅を読み取るレベル計130とを有する。FIG. 9 shows this shape measuring apparatus. The shape measuring apparatus 100 includes a light emitting element 123 that emits light whose intensity is modulated at a predetermined frequency by a driving signal from a driving circuit 121 based on a signal from an oscillator 120, and a light emitting element 1
A beam splitter 125 that transmits and reflects light that has entered from 23 through a projection lens 124; a beam that passes through the beam splitter 125, is reflected by the object 6, is reflected by the beam splitter 125 again, and is reflected by the beam splitter 125 again. The light receiving element 127 receives the light reflected by the reflecting mirror 122 and transmitted again through the beam splitter 125 via the condenser lens 126, the amplifier 128 amplifies the output signal of the light receiving element 127, and the output signal of the amplifier 128. It has a detector 129 for detecting, and a level meter 130 for reading the amplitude from the output signal of the detector 129.
【0004】このような構成において、発振器120の
信号に基づく駆動回路121からの駆動信号によって所
定の周波数で強度変調された光が発光素子123から放
射されると、その光は投影レンズ124を介してビーム
スプリッタ125に入射される。ビームスプリッタ12
5を透過した一方の光(照明光)は、物体6で反射し、
再びビームスプリッタ125で反射され、その反射光は
集光レンズ126を介して受光素子127に入射する。
ビームスプリッタ125により反射された他方の光(参
照光)は、既知の距離に設置された反射鏡122により
反射され、ビームスプリッタ125で透過され、同じく
受光素子127に入射する。この2つの反射光と参照光
は受光素子127上で光学的に合成され、その波形が電
気信号に変換され、増幅器128に送られる。この波形
の振幅は、受光素子127から物体6までの距離と受光
素子127から反射鏡122までの距離との差により変
化する。増幅された波形信号を検波器129により検波
し、レベル計130で振幅を読み取ることにより物体6
までの距離を算出することができる。In such a configuration, when light whose intensity is modulated at a predetermined frequency by the driving signal from the driving circuit 121 based on the signal of the oscillator 120 is emitted from the light emitting element 123, the light is transmitted through the projection lens 124. Incident on the beam splitter 125. Beam splitter 12
One light (illumination light) that has passed through 5 is reflected by the object 6,
The light is reflected again by the beam splitter 125, and the reflected light is incident on the light receiving element 127 via the condenser lens 126.
The other light (reference light) reflected by the beam splitter 125 is reflected by a reflecting mirror 122 installed at a known distance, transmitted by the beam splitter 125, and also incident on the light receiving element 127. The two reflected lights and the reference light are optically combined on the light receiving element 127, the waveforms of which are converted into electric signals, and sent to the amplifier 128. The amplitude of this waveform changes depending on the difference between the distance from the light receiving element 127 to the object 6 and the distance from the light receiving element 127 to the reflecting mirror 122. The amplified waveform signal is detected by the detector 129, and the amplitude is read by the level meter 130.
Can be calculated.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の形状計
測装置によれば、受光素子127から物体6までの距離
と反射鏡122までの距離が異なる場合や物体6と反射
鏡122の反射率が異なる場合、またはその両方の場合
は、物体6からの反射光の光強度と反射鏡122からの
参照光の光強度とが異なるが、このような場合、本発明
者らによるシュミレーション結果によると、反射光と参
照光の合成光の位相変化に対して受光素子の出力信号の
変化が小さくなり、高精度な距離計測が行えないことが
判明した。However, according to the conventional shape measuring apparatus, when the distance from the light receiving element 127 to the object 6 is different from the distance to the reflecting mirror 122, or when the reflectance between the object 6 and the reflecting mirror 122 is different. If different, or both, the light intensity of the reflected light from the object 6 and the light intensity of the reference light from the reflecting mirror 122 are different. In such a case, according to the simulation results by the present inventors, It has been found that the change in the output signal of the light receiving element is small with respect to the change in the phase of the combined light of the reflected light and the reference light, and it is not possible to perform highly accurate distance measurement.
【0006】従って、本発明の目的は、物体までの距離
計測を高精度の行うことが可能な形状計測装置および形
状計測方法を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a shape measuring device and a shape measuring method capable of measuring a distance to an object with high accuracy.
【0007】[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、所定の周波数で強度変調された照明光を出
射する照明光光源を有し、前記照明光を物体に照射して
前記物体から反射光を発生させる反射光発生手段と、前
記所定の周波数によって強度変調された参照光を出射す
る参照光出射手段と、前記反射光と前記参照光との合成
光を受光してその検出信号を出力する検出手段と、前記
反射光の光強度と前記参照光の光強度とが前記検出手段
の検出面でほぼ等しくなるように前記反射光発生手段お
よび前記参照光出射手段を制御する制御手段と、前記光
強度がほぼ等しい前記反射光と前記参照光との前記合成
光を受光した前記検出手段からの検出信号に基づいて前
記検出面から前記物体までの距離を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする形状計測装置を提供する。上
記構成によれば、反射光と参照光の光強度が検出面でほ
ぼ等しくなるように設定することにより、反射光と参照
光による合成光の位相変化に対して検出信号の変化が最
も大きくなる。In order to achieve the above object, the present invention has an illumination light source for emitting illumination light whose intensity is modulated at a predetermined frequency. Reflected light generating means for generating reflected light from an object; reference light emitting means for emitting reference light intensity-modulated by the predetermined frequency; and receiving and detecting a combined light of the reflected light and the reference light. Detection means for outputting a signal; and control for controlling the reflected light generation means and the reference light emission means such that the light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light are substantially equal on the detection surface of the detection means. Means, and calculating means for calculating a distance from the detection surface to the object based on a detection signal from the detection means that has received the combined light of the reflected light and the reference light having substantially the same light intensity. Specially equipped Providing a shape measuring device according to. According to the above configuration, by setting the light intensities of the reflected light and the reference light to be substantially equal on the detection surface, the change of the detection signal becomes largest with respect to the phase change of the combined light due to the reflected light and the reference light. .
【0008】本発明は、上記目的を達成するため、所定
の周波数で強度変調された照明光を物体に照射して前記
物体からの反射光を検出するとともに、前記所定の周波
数で強度変調された参照光を検出し、前記反射光と前記
参照光との合成光に基づいて検出面から前記物体までの
距離を計測する形状計測方法において、前記反射光の光
強度と前記参照光の光強度とを前記検出面でほぼ等しく
なるように設定し、前記光強度が等しい前記反射光と前
記参照光との前記合成光の検出に基づいて前記距離を計
測することを特徴とする形状計測方法を提供する。In order to achieve the above object, the present invention irradiates an object with illumination light whose intensity is modulated at a predetermined frequency, detects reflected light from the object, and detects the intensity of light modulated at the predetermined frequency. In the shape measuring method for detecting the reference light and measuring the distance from the detection surface to the object based on the combined light of the reflected light and the reference light, the light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light Are set to be substantially equal on the detection surface, and the distance is measured based on the detection of the combined light of the reflected light and the reference light having the same light intensity. I do.
【0009】 〔発明の詳細な説明〕図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る三次元形状計測装置を示す。この装置1は、変
調信号Sm を発生する変調信号発生器2と、変調信号発
生器2からの変調信号Sm によって強度変調されたレー
ザ光からなる照明光4aを出射する半導体レーザ3と、
半導体レーザ3からの照明光4aを対象物体6に向けて
照射する投影レンズ5と、対象物体6で反射した反射光
4bを、レーザ光のみを選択的に透過させる光学フィル
タ8を介して平面センサ9上に結像させる結像レンズ7
と、平面センサ9の出力信号に基づいて対象物体6の表
面形状に関する距離データを2次元的に演算する距離演
算部10と、半導体レーザ3からの照明光4aを透過さ
せるとともに、反射させ、その反射させたレーザ光を参
照光4cとして光学フィルタ8を介して平面センサ9上
に導くハーフミラー11と、対象物体6と光学フィルタ
8との間に配置された2次元状の第1の液晶シャッタ1
2Aと、ハーフミラー10と光学フィルタ8との間に配
置された2次元状の第2の液晶シャッタ12Bと、平面
センサ9の出力信号に基づいて第2の液晶シャッタ12
Bを構成する各画素毎に透過率を制御する透過率制御回
路13と、CPU,ROM,RAM等を備え、本装置1
の各部を制御して距離演算部10の演算結果を表示する
コンピュータ14とを有する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 shows a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. The device 1 includes a modulation signal generator 2 for generating a modulation signal S m, a semiconductor laser 3 which emits illumination light 4a made of laser light intensity-modulated by a modulation signal S m from the modulation signal generator 2,
A planar lens via a projection lens 5 for irradiating illumination light 4a from the semiconductor laser 3 toward the target object 6 and an optical filter 8 for selectively transmitting the reflected light 4b reflected by the target object 6 through only the laser light Imaging lens 7 for imaging on 9
A distance calculator 10 that two-dimensionally calculates distance data on the surface shape of the target object 6 based on the output signal of the plane sensor 9, and transmits and reflects the illumination light 4 a from the semiconductor laser 3. A half mirror 11 for guiding the reflected laser light as reference light 4c onto the flat sensor 9 via the optical filter 8 and a two-dimensional first liquid crystal shutter disposed between the target object 6 and the optical filter 8 1
2A, a two-dimensional second liquid crystal shutter 12B disposed between the half mirror 10 and the optical filter 8, and a second liquid crystal shutter 12 based on the output signal of the flat sensor 9.
The apparatus 1 includes a transmittance control circuit 13 for controlling transmittance for each pixel constituting B, a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
And a computer 14 for controlling each of the components and displaying the calculation result of the distance calculation unit 10.
【0010】半導体レーザ3は、変調信号発生器2から
の変調信号Sm に基づいて強度変調されたレーザ光から
なる照明光4aを出射するとともに、変調信号発生器2
からの定常信号Scoに基づいて強度変調されていない定
常光からなる照明光4aを出射するものである。この定
常光は、強度変調された照明光4aの平均強度に一致し
た光強度を有する。[0010] The semiconductor laser 3, together with the illumination light 4a emitted consisting of intensity-modulated laser light based on a modulation signal S m from the modulation signal generator 2, the modulation signal generator 2
The illumination light 4a is composed of stationary light that has not been intensity-modulated based on the stationary signal Sco from the controller. The stationary light has a light intensity that matches the average intensity of the intensity-modulated illumination light 4a.
【0011】第1および第2の液晶シャッタ12A,1
2Bは、画素毎に印加電圧を制御することにより透過率
を0〜100%の範囲で制御できるようになっている。First and second liquid crystal shutters 12A, 1
2B can control the transmittance in the range of 0 to 100% by controlling the applied voltage for each pixel.
【0012】図2は、変調信号発生器2を示す。変調信
号発生器2は、変調信号を出力する変調電流源20と、
定常信号を出力する直流電流源21と、変調電流源20
の出力信号と直流電流源21の出力信号とを合成して半
導体レーザ3に出力する電流信号ミキサ22とを備え
る。FIG. 2 shows the modulation signal generator 2. The modulation signal generator 2 includes a modulation current source 20 that outputs a modulation signal,
A direct current source 21 for outputting a stationary signal;
And a current signal mixer 22 for synthesizing the output signal of the DC current source 21 and outputting the combined signal to the semiconductor laser 3.
【0013】図3は、平面センサ9を構成する1つの画
素回路を示す。平面センサ9は、2次元状に配列された
複数の画素を有し、1つの画素は、同図に示すように、
フォトダイオード90と、第1のバイパス回路切り替え
部91Aと、ハイパスフィルタ(HPF:High Pass Fil
ter)92と、比較器93a,ダイオード93b,コンデ
ンサ93cからなるピークホールド回路93と、電流変
換回路94と、第2のバイパス回路切り替え部91B
と、第1のバイパス回路切り替え部91Aと第2のバイ
パス回路切り替え部91Bとに接続され、HPF92と
ピークホールド回路93をバイパスするバイパス配線9
5と、スイッチ96と、電荷蓄積回路97とを備える。
また、平面センサ9は、振幅検出モードと光量検出モー
ドとを有する。FIG. 3 shows one pixel circuit constituting the flat sensor 9. The plane sensor 9 has a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and one pixel is, as shown in FIG.
A photodiode 90, a first bypass circuit switching unit 91A, and a high pass filter (HPF: High Pass Filtration).
ter) 92, a peak hold circuit 93 including a comparator 93a, a diode 93b, and a capacitor 93c, a current conversion circuit 94, and a second bypass circuit switching unit 91B.
And a bypass line 9 connected to the first bypass circuit switching unit 91A and the second bypass circuit switching unit 91B to bypass the HPF 92 and the peak hold circuit 93.
5, a switch 96, and a charge storage circuit 97.
The flat sensor 9 has an amplitude detection mode and a light amount detection mode.
【0014】図4(a)〜(d)は、平面センサ9の動
作を示す。第1および第2のバイパス回路切り替え部9
1A,91Bが、コンピュータ14の制御によりA側に
設定されると、同図(a)に示すように、フォトダイオ
ード90から信号Saが出力され、そのフォトダイオー
ド90の出力信号Saは、HPF92でDC成分V0が
カットされて同図(b)に示す高周波信号Sbとなり、
ピークホールド回路93に入力される。ピークホールド
回路93により同図(c)に示すように振幅のピーク値
が保持されたピーク値信号Scが出力される。このピー
ク値信号Scは非常に低電圧であり、検出が困難である
ため、電流変換回路94により電流に変換してから電荷
蓄積回路97に一定時間蓄積している。電荷蓄積回路9
7の蓄積電圧Sdは、同図(d)に示すように、直線的
に増加し、レーザ光の変調周波数ω/2πと比較して十
分大きな時間T1 の期間積分すると、容易に検出可能な
電圧値Vとなる。この電圧値Vは合成光の振幅に比例す
ることは明らかである。データ転送期間T2 に電圧値V
は距離演算部13に転送される。電荷蓄積回路97から
は、対象物体6からの強度変調光の振幅が検出され、対
象物体6までの距離に対応した位相データを含んだ画像
信号が得られる。放電期間T3 で電荷蓄積回路97はス
イッチ96により接地され、蓄積された電荷は放出さ
れ、その後再び蓄積が開始される。これらの回路により
フォトダイオード90の出力信号Saの高周波成分の振
幅を電圧の形で検出することが可能となる。一方、第1
および第2のバイパス回路切り替え部91A,91B
が、コンピュータ14の制御によりB側に設定される
と、フォトダイオード90の出力信号Saは直接電荷蓄
積回路97に入力され、対象物体6からの反射光4bの
平均輝度が検出され、対象物体6の輝度データが得られ
る。FIGS. 4A to 4D show the operation of the flat sensor 9. FIG. First and second bypass circuit switching unit 9
When 1A and 91B are set to the A side under the control of the computer 14, a signal Sa is output from the photodiode 90, and the output signal Sa of the photodiode 90 is output by the HPF 92 as shown in FIG. The DC component V 0 is cut to become a high-frequency signal Sb shown in FIG.
The signal is input to the peak hold circuit 93. The peak hold circuit 93 outputs a peak value signal Sc holding the peak value of the amplitude as shown in FIG. Since this peak value signal Sc has a very low voltage and is difficult to detect, it is converted into a current by the current conversion circuit 94 and then stored in the charge storage circuit 97 for a certain period of time. Charge storage circuit 9
7 accumulation voltage Sd of, as shown in FIG. 2 (d), increases linearly, when compared with the modulation frequency omega / 2 [pi of laser light period the integral of a sufficiently large time T 1, a readily detectable The voltage value becomes V. It is clear that this voltage value V is proportional to the amplitude of the combined light. Voltage value to the data transfer period T 2 V
Is transferred to the distance calculation unit 13. From the charge storage circuit 97, the amplitude of the intensity-modulated light from the target object 6 is detected, and an image signal including phase data corresponding to the distance to the target object 6 is obtained. Charge storage circuit 97 in the discharge period T 3 is grounded by the switch 96, the accumulated charge is released, subsequently accumulation begins again. With these circuits, the amplitude of the high frequency component of the output signal Sa of the photodiode 90 can be detected in the form of a voltage. Meanwhile, the first
And second bypass circuit switching units 91A and 91B
Is set to the B side under the control of the computer 14, the output signal Sa of the photodiode 90 is directly input to the charge storage circuit 97, and the average luminance of the reflected light 4b from the target object 6 is detected. Is obtained.
【0015】次に、第1の実施の形態に係る装置1の動
作を説明する。Next, the operation of the device 1 according to the first embodiment will be described.
【0016】(1)第2の液晶シャッタ12Bの透過率
調整モード コンピュータ14のCPUは、ROM内のプログラムに
従い、透過率調整モードを実行する。CPUは、変調信
号発生器2への制御信号により、変調信号発生器2から
定常信号Scoを発生させる。すなわち、変調信号発生器
2の電流信号ミキサ22は、CPUの制御により、直流
電流源21のみの定常信号Scoを半導体レーザ3に出力
する。半導体レーザ3は、変調信号発生器2からの定常
信号Scoによって定常光からなる照明光4aを出射す
る。CPUは、第1および第2の液晶シャッタ12A,
12Bへの制御信号により、第1の液晶シャッタ12A
を開状態にし、第2の液晶シャッタ12Bを閉状態に
し、対象物体6からの反射光4bを透過させ、参照光4
cを遮光する。平面センサ9には、反射光4bのみが入
射する。このとき、CPUは、平面センサ9への制御信
号により、平面センサ9の光検出モードを光量検出モー
ドに設定する。これにより、反射光4bのみの光量が1
画素ごとに検出される。この光量データは、透過率制御
回路13内の図示しないメモリに記憶される。(1) Transmittance Adjustment Mode of Second Liquid Crystal Shutter 12B The CPU of the computer 14 executes the transmittance adjustment mode according to a program in the ROM. The CPU generates a stationary signal S co from the modulation signal generator 2 according to a control signal to the modulation signal generator 2. That is, the current signal mixer 22 of the modulation signal generator 2 outputs a steady signal S co of only the DC current source 21 to the semiconductor laser 3 under the control of the CPU. The semiconductor laser 3 emits illumination light 4a composed of stationary light according to the stationary signal Sco from the modulation signal generator 2. The CPU includes first and second liquid crystal shutters 12A,
12B, the first liquid crystal shutter 12A
Is opened, the second liquid crystal shutter 12B is closed, the reflected light 4b from the target object 6 is transmitted, and the reference
c is shielded from light. Only the reflected light 4b enters the flat sensor 9. At this time, the CPU sets the light detection mode of the flat sensor 9 to the light amount detection mode according to a control signal to the flat sensor 9. Thereby, the light amount of only the reflected light 4b is 1
Detected for each pixel. This light amount data is stored in a memory (not shown) in the transmittance control circuit 13.
【0017】CPUは、変調信号発生器2から定常信号
Scoを発生させた状態で、第1および第2の液晶シャッ
タ12A,12Bへの制御信号により、第1の液晶シャ
ッタ12Aを閉状態にし、第2の液晶シャッタ12Bを
開状態にし、対象物体6からの反射光4bを遮光し、参
照光4cを透過させる。平面センサ9には、参照光4c
のみが入射する。これにより、参照光4cのみの光量が
1画素ごとに検出される。透過率制御回路13は、既に
メモリに記憶されている反射光4bの光量データと参照
光4cの光量データとが一致するように画素ごとに第2
の液晶シャッタ12Bの透過率を設定する。反射光4b
の光量データと参照光4cの光量データとを一致させる
ことにより、後述する距離計測モードにおいて、平面セ
ンサ9における反射光4bの光強度と参照光4cの光強
度とが一致することになる。The CPU closes the first liquid crystal shutter 12A by a control signal to the first and second liquid crystal shutters 12A and 12B while the modulation signal generator 2 generates the steady signal Sco. Then, the second liquid crystal shutter 12B is opened to shield the reflected light 4b from the target object 6 and transmit the reference light 4c. The plane sensor 9 has a reference light 4c
Only incident. Thus, the light amount of only the reference light 4c is detected for each pixel. The transmittance control circuit 13 sets the second light amount for each pixel such that the light amount data of the reflected light 4b and the light amount data of the reference light 4c already stored in the memory coincide with each other.
Is set for the liquid crystal shutter 12B. Reflected light 4b
By matching the light amount data of the reference light 4c with the light amount data of the reference light 4c, the light intensity of the reflected light 4b and the light intensity of the reference light 4c on the flat sensor 9 match in the distance measurement mode described later.
【0018】(2)対象物体6までの距離計測モード コンピュータ14のCPUは、ROM内のプログラムに
従い、距離計測モードを実行する。CPUは、変調信号
発生器2への制御信号により、変調信号発生器2から変
調信号Sm を発生させる。すなわち、変調信号発生器2
の電流信号ミキサ22は、変調電流源20の出力信号と
直流電流源21の出力信号とを合成した変調信号Sm を
半導体レーザ3に出力する。半導体レーザ3は、変調信
号発生器2からの変調信号Sm によって強度変調された
照明光4aを出射する。CPUは、第1の液晶シャッタ
12Aへの制御信号により、第1の液晶シャッタ12A
を開状態にし、第2の液晶シャッタ12Bの各画素を透
過率調整モードで設定した透過率のままの状態にし、対
象物体6からの反射光4bを透過させるとともに、参照
光4cを透過率調整モードで設定した透過率で透過させ
る。半導体レーザ3から出射された照明光4aは、ハー
フミラー11に入射し、透過する光と反射する光に2分
される。ハーフミラー11を透過した照明光4aは、対
象物体6に照射され、対象物体6で反射した反射光4b
は、結像レンズ7および第1の液晶シャッタ12Aを通
り、光学フィルタ8を介して平面センサ9上に結像す
る。ハーフミラー11で反射した参照光4cは、第2の
液晶シャッタ12Bおよび光学フィルタ8を介して平面
センサ9に入射する。従って、平面センサ9には、光強
度がほぼ等しい反射光4bと参照光4cの合成光が入射
する。このとき、CPUは、平面センサ9への制御信号
により、平面センサ9の光検出モードを振幅検出モード
に設定する。これにより、平面センサ9の各画素は、反
射光4bと参照光4cとの合成光の振幅に対応する電圧
Vn を距離演算部10に出力する。距離演算部10は、
後述する式(9)から平面センサ9から対象物6の表面
上の各点までの距離を2次元的に演算する。(2) Distance measurement mode to the target object 6 The CPU of the computer 14 executes the distance measurement mode according to a program in the ROM. The CPU, the control signal to the modulation signal generator 2 generates a modulation signal S m from the modulating signal generator 2. That is, the modulation signal generator 2
Current signal mixer 22 outputs a modulated signal S m obtained by synthesizing the output signal of the output signal of the modulation current source 20 and the DC current source 21 to the semiconductor laser 3. The semiconductor laser 3 emits illumination light 4a, which is intensity-modulated by a modulation signal S m from the modulation signal generator 2. The CPU operates the first liquid crystal shutter 12A in response to a control signal to the first liquid crystal shutter 12A.
Is opened, each pixel of the second liquid crystal shutter 12B is kept in the transmittance set in the transmittance adjustment mode, the reflected light 4b from the target object 6 is transmitted, and the reference light 4c is adjusted in transmittance. Transmit light with the transmittance set in the mode. The illumination light 4a emitted from the semiconductor laser 3 is incident on the half mirror 11, and is divided into two parts, a transmitted light and a reflected light. The illumination light 4a transmitted through the half mirror 11 is applied to the target object 6 and reflected light 4b reflected by the target object 6
Passes through the imaging lens 7 and the first liquid crystal shutter 12A and forms an image on the flat sensor 9 via the optical filter 8. The reference light 4c reflected by the half mirror 11 enters the flat sensor 9 via the second liquid crystal shutter 12B and the optical filter 8. Therefore, the combined light of the reflected light 4b and the reference light 4c having substantially the same light intensity enters the flat sensor 9. At this time, the CPU sets the light detection mode of the flat sensor 9 to the amplitude detection mode according to a control signal to the flat sensor 9. Thus, each pixel of the planar sensor 9 outputs a voltage V n corresponding to the amplitude of the combined light of the reference light 4c and the reflected light 4b to the distance calculation unit 10. The distance calculation unit 10
The distance from the planar sensor 9 to each point on the surface of the object 6 is calculated two-dimensionally from Expression (9) described later.
【0019】以下、この距離演算部10による演算つい
て詳細に説明する。半導体レーザ3からの照明光4aの
強度変調の角周波数をω、振幅を2Eとすると、半導体
レーザ3から出射される照明光4aの光強度Io は、次
の式(1)のように表される。 Io =E(sinωt +1) …(1)Hereinafter, the calculation by the distance calculation unit 10 will be described in detail. The angular frequency of the intensity modulation of the illumination light 4a from the semiconductor laser 3 omega, if the amplitude and 2E, the light intensity I o of the illumination light 4a emitted from the semiconductor laser 3, the table as in the following equation (1) Is done. I o = E (sin ωt +1) (1)
【0020】対象物体6までの距離が0〜2.5mとす
ると、必要とされる変調周波数は30MHzとなる。ハ
ーフミラー11の光透過率をa、対象物体6上のある点
での反射係数をCn とすると、その点が平面センサ9上
に結像された地点nに入射する反射光4bの光強度は、
次の式(2)のように表される。 An =Cn ・aE{sin(ωt +φn )+1} …(2) ここで、φn は、平面センサ9上に入射する光の半導体
レーザ3からの飛行距離に起因する位相遅れである。
(半導体レーザ3〜対象物体6)+(対象物体6〜平面
センサ9)間の距離をLとすると、位相遅れφn は、次
のように表される。 φn =ωL/C 但し、Cは光速を表す。If the distance to the target object 6 is 0 to 2.5 m, the required modulation frequency is 30 MHz. Assuming that the light transmittance of the half mirror 11 is a and the reflection coefficient at a certain point on the target object 6 is C n , the light intensity of the reflected light 4 b incident on the point n where the point is imaged on the flat sensor 9 Is
It is expressed as the following equation (2). A n = C n · aE { sin (ωt + φ n) +1} ... (2) Here, phi n, is the phase delay caused by the flight distance from the semiconductor laser 3 of the light incident on the plane sensor 9 .
Assuming that the distance between (the semiconductor laser 3 to the target object 6) + (the target object 6 to the plane sensor 9) is L, the phase delay φ n is expressed as follows. φ n = ωL / C where C represents the speed of light.
【0021】一方、ハーフミラー11の反射率をbと
し、半導体レーザ3から平面センサ9までの光路が変調
波の波長と比較して十分に小さいとすると、平面センサ
9上のある地点n上での参照光4cの光強度Bn は、次
の式(3)のように表される。 Bn =bE(sinωt +1) …(3)On the other hand, assuming that the reflectance of the half mirror 11 is b and the optical path from the semiconductor laser 3 to the plane sensor 9 is sufficiently smaller than the wavelength of the modulated wave, a certain point n on the plane sensor 9 The light intensity Bn of the reference light 4c is expressed by the following equation (3). B n = bE (sin ωt +1) (3)
【0022】平面センサ9のある地点n上での合成光の
光強度Pn は、式(2)で表される反射光4bと式
(3)で表される参照光4cとの単なる加算により次の
式(4)のように表される。The light intensity P n of the combined light at a certain point n of the plane sensor 9 is obtained by simply adding the reflected light 4b expressed by the equation (2) and the reference light 4c expressed by the equation (3). It is expressed as the following equation (4).
【数1】 式(4)は、DC成分(Cn a+b)E、および高周波
成分(Equation 1) Equation (4) is, DC components (C n a + b) E , and the high frequency component
【数2】 との和となる。(Equation 2) And the sum of
【0023】上記式において、振幅項の中に現れるCn
aEおよびbEは、強度変調しない光を照射したときの
反射光4bおよび参照光4c成分であるので、予め測定
しておくことが可能である。従って、半導体レーザ3か
らの飛行距離に起因する位相遅れφn を獲得するには、
高周波成分の振幅を検出できればよい。HPF92によ
りDC成分(Cn a+b)Eをカットし、ピークホール
ド回路93あるいは後述する整流回路により、高周波成
分の振幅を検出する。In the above equation, C n appearing in the amplitude term
Since aE and bE are the components of the reflected light 4b and the reference light 4c when irradiating the light that is not intensity-modulated, it can be measured in advance. Therefore, in order to obtain the phase delay φ n due to the flight distance from the semiconductor laser 3,
It is sufficient that the amplitude of the high frequency component can be detected. Cut the DC component (C n a + b) E by HPF92, the peak hold circuit 93 or later rectifying circuit, for detecting the amplitude of the high frequency components.
【0024】式(4)からも分かるように、高周波成分
の振幅が大きいほど、計測精度の点で有利になる。式
(4)の振幅項を取り出し、次の式(5)のように表
す。As can be seen from equation (4), the greater the amplitude of the high frequency component, the more advantageous in terms of measurement accuracy. The amplitude term of the equation (4) is extracted and expressed as in the following equation (5).
【数3】 ここで、Cn aEおよびbEは、強度変調しない光を照
射したときの反射光4bおよび参照光4c成分であり、
その比をkと置くと、反射係数Cn は、次に式(6)の
ように表される。 Cn ・aE=kbE …(6) 平面センサ9から出力される電圧値Vn は、次の式
(7)に示すように表される。(Equation 3) Here, C n aE and bE are reflected beam 4b and the reference light 4c component when irradiated with light which is not intensity-modulated,
Placing the ratio is k, the reflection coefficient C n may then be expressed as Equation (6). C n · aE = kbE (6) The voltage value V n output from the plane sensor 9 is expressed as shown in the following equation (7).
【数4】 これをθで微分すると、次の式(8)となる。(Equation 4) Differentiating this with θ yields the following equation (8).
【数5】 (Equation 5)
【0025】図5は、反射光4bと参照光4cの光強度
比と振幅変化率(dVn /dθ)との関係を示す。k=
1のとき、振幅変化率(dVn /dθ)が最も大きくな
るのが分かる。従って、上記透過率調整モードにおい
て、第2の液晶シャッタ12Bの透過率を制御して反射
光4bの光強度と参照光4cの光強度とをほぼ等しくす
ることにより、計測精度が最も向上する。光強度比は、
例えば、0.8〜1の間が望ましく、本実施の形態で
は、k=1にした。FIG. 5 shows the relationship between the light intensity ratio of the reflected light 4b and the reference light 4c and the amplitude change rate (dV n / dθ). k =
At 1, the amplitude change rate (dV n / dθ) is the largest. Therefore, in the transmittance adjustment mode, the measurement accuracy is most improved by controlling the transmittance of the second liquid crystal shutter 12B so that the light intensity of the reflected light 4b and the light intensity of the reference light 4c are substantially equal. The light intensity ratio is
For example, a value between 0.8 and 1 is desirable, and in this embodiment, k = 1.
【0026】求める距離Lについては、式(5)から次
の式(9)のように求めることができる。The distance L to be obtained can be obtained from Expression (5) as in the following Expression (9).
【数6】 (Equation 6)
【0027】上述した第1の実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ) 平面センサ9に照射される反射光4bと参照光4c
の光強度をほぼ等しくしているので、振幅変化率(dV
n /dθ)が大きくなり、計測精度の向上が図れる。 (ロ) 光を復調する手段として従来用いられてきた結晶に
よる光強度復調器、イメージインテンシファイア等の高
価で大型な手段を必要とせずに、物体6までの距離に応
じた位相分布が得られるため、安価で小型の三次元形状
計測装置を提供することができる。 (ハ) 平面センサ9の前面にレーザ光のみを選択的に透過
する光学フィルタ8を設けているので、外光の影響によ
る誤差の小さい、高精度な三次元形状を計測することが
できる。 (ニ) 対象物体6までの距離に応じた位相分布を電圧値と
して計測できるため、三次元形状を容易に計測すること
ができる。 (ホ) 1つの平面センサ9で距離画像と輝度画像の両方を
得ることができ、この二つの画像は画素が1対1に対応
しているため、距離画像を用いた輝度画像の画像処理を
容易に行うことができる。According to the above-described first embodiment, the following effects can be obtained. (A) Reflected light 4b and reference light 4c applied to flat sensor 9
Are almost equal, the amplitude change rate (dV
n / dθ) is increased, and the measurement accuracy can be improved. (B) A phase distribution according to the distance to the object 6 can be obtained without the need for expensive and large-sized means such as a crystal light intensity demodulator and an image intensifier which have been conventionally used as a means for demodulating light. Therefore, an inexpensive and compact three-dimensional shape measuring apparatus can be provided. (C) Since the optical filter 8 that selectively transmits only the laser light is provided on the front surface of the flat sensor 9, it is possible to measure a highly accurate three-dimensional shape with a small error due to the influence of external light. (D) Since the phase distribution according to the distance to the target object 6 can be measured as a voltage value, a three-dimensional shape can be easily measured. (E) Both a distance image and a luminance image can be obtained by one plane sensor 9, and since these two images have one-to-one pixel correspondence, image processing of the luminance image using the distance image can be performed. It can be done easily.
【0028】図6は、図3のピークホールド回路93の
代わりに、抵抗98a,ダイオード98bからなる整流
回路98を用いた回路例である。整流回路98の出力信
号が図7に示すように整流信号Sとなる以外、動作は図
4の場合と同様である。FIG. 6 shows an example of a circuit using a rectifier circuit 98 including a resistor 98a and a diode 98b instead of the peak hold circuit 93 of FIG. The operation is the same as that of FIG. 4 except that the output signal of the rectifier circuit 98 becomes the rectified signal S as shown in FIG.
【0029】図8は、本発明の第2の実施の形態に係る
形状計測装置を示す。この第2の実施の形態は、ハーフ
ミラーを設けずに参照光出射用の半導体レーザを用いた
ものである。すなわち、この第2の実施の形態は、変調
信号Sm に基づいて照明光4aを出射する第1の半導体
レーザ3Aと、同じく変調信号Sm に基づいて参照光4
cを出射する第2の半導体レーザ3Aとを有し、他は第
1の実施の形態と同様に構成されている。この第2の実
施の形態によれば、第2の半導体レーザ3Aから出射さ
れる参照光4cの光強度を物体6からの反射光4bの光
強度にほぼ等しくなるように第2の液晶シャッタ12B
の透過率を画素ごとに制御することにより、平面センサ
9に照射される反射光4bと参照光4cの光強度がほぼ
等しくなり、第1の実施の形態と同様に、高精度な距離
計測が可能になる。FIG. 8 shows a shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a semiconductor laser for emitting reference light is used without providing a half mirror. That is, the second embodiment, the modulation signal S and the first semiconductor laser 3A that emits illumination light 4a based on m, see also based on a modulation signal S m light 4
and a second semiconductor laser 3A for emitting c. The other configuration is the same as that of the first embodiment. According to the second embodiment, the second liquid crystal shutter 12B is set such that the light intensity of the reference light 4c emitted from the second semiconductor laser 3A is substantially equal to the light intensity of the reflected light 4b from the object 6.
By controlling the transmittance of each pixel, the light intensity of the reflected light 4b and the reference light 4c applied to the plane sensor 9 becomes substantially equal, and a high-precision distance measurement can be performed similarly to the first embodiment. Will be possible.
【0030】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施
の形態では、光源として半導体レーザを使用している
が、原理的にコヒーレントな光を必要としないため、一
般的な光源、例えば、キセノンランプ,ストロボ等を用
いることも可能である。また、光源として赤外線もしく
は紫外線などを用い、光学フィルタ8をその光源からの
光のみを選択的に透過するものを用いてもよい。これに
より、外光の影響による誤差の小さい、高精度な三次元
形状を計測することができる。また、第1の実施の形態
では、ハーフミラー11を用いたが、入射光を所定の比
率で透過および反射させるビームスプリッタでもよい。
また、上記第1の実施の形態のハーフミラー11の代わ
りに、対象物体6に照射される照明光4aの光路から外
れた位置に半導体レーザ3からの照明光4aを反射する
反射ミラーを配置してもよい。これにより、平面センサ
9に入射する反射光4bの光量がハーフミラー11によ
って半減しないため、平面センサ9の出力信号が大きく
なり、S/N比が向上する。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, a semiconductor laser is used as a light source. However, since a coherent light is not required in principle, a general light source, for example, a xenon lamp or a strobe can be used. . Alternatively, an infrared filter or an ultraviolet ray may be used as a light source, and the optical filter 8 may be a filter that selectively transmits only light from the light source. Thus, a highly accurate three-dimensional shape with a small error due to the influence of external light can be measured. Further, in the first embodiment, the half mirror 11 is used, but a beam splitter that transmits and reflects incident light at a predetermined ratio may be used.
In addition, instead of the half mirror 11 of the first embodiment, a reflection mirror that reflects the illumination light 4a from the semiconductor laser 3 is arranged at a position off the optical path of the illumination light 4a applied to the target object 6. You may. As a result, the amount of the reflected light 4b incident on the flat sensor 9 is not reduced by half by the half mirror 11, so that the output signal of the flat sensor 9 increases and the S / N ratio improves.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の形状計測
装置および形状計測方法によれば、反射光と参照光の光
強度が検出面でほぼ等しくなるようにしたので、反射光
と参照光との合成光の位相変化に対して検出信号の変化
が最も大きくなり、この結果、物体までの距離計測を高
精度に行うことが可能になる。As described above, according to the shape measuring apparatus and the shape measuring method of the present invention, the light intensities of the reflected light and the reference light are made substantially equal on the detection surface. The change of the detection signal becomes the largest with respect to the change of the phase of the combined light with the above. As a result, it is possible to measure the distance to the object with high accuracy.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る三次元形状計
測装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施の形態に係る変調信号発生器のブロ
ック図FIG. 2 is a block diagram of a modulation signal generator according to the first embodiment.
【図3】第1の実施の形態に係る平面センサを構成する
画素回路を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a pixel circuit constituting the flat sensor according to the first embodiment;
【図4】(a)〜(d)は第1の実施の形態に係る平面
センサの動作を説明するためのタイミングチャートFIGS. 4A to 4D are timing charts for explaining the operation of the flat sensor according to the first embodiment;
【図5】反射光と参照光の光強度比と振幅変化率との関
係を表した図FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a light intensity ratio between reflected light and reference light and an amplitude change rate.
【図6】本発明の他の実施の形態に係る平面センサのブ
ロック図FIG. 6 is a block diagram of a flat sensor according to another embodiment of the present invention.
【図7】図6に示す平面センサの動作を説明するための
タイミングチャートFIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the flat sensor shown in FIG. 6;
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る三次元形状計
測装置の構成図FIG. 8 is a configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図9】従来の形状計測装置の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional shape measuring apparatus.
1 三次元形状計測装置 2 変調信号発生器 3,3A,3B 半導体レーザ 4a 照明光 4b 反射光 4c 参照光 5 投影レンズ 6 対象物体 7 結像レンズ 8 光学フィルタ 9 平面センサ 10 距離演算部 11 ハーフミラー 12A 第1の液晶シャッタ 12B 第1の液晶シャッタ 13 透過率制御回路 14 コンピュータ 90 フォトダイオード 91A,91B バイパス回路切り替え部 92 ハイパスフィルタ(HPF) 93 ピークホールド回路 93a 比較器 93b ダイオード 93c コンデンサ 94 電流変換回路 95 バイパス配線 96 スイッチ 97 電荷蓄積回路 98 整流回路 98a 抵抗 98b ダイオード S,Sa,Sb,Sc,Sd 信号 Sm 変調信号 Sco 定常信号 T1 積分期間 T2 データ転送期間 T3 放電期間 V0 DC成分 Va 高周波成分DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D shape measuring apparatus 2 Modulation signal generator 3, 3A, 3B Semiconductor laser 4a Illumination light 4b Reflected light 4c Reference light 5 Projection lens 6 Target object 7 Imaging lens 8 Optical filter 9 Flat sensor 10 Distance calculator 11 Half mirror 12A first liquid crystal shutter 12B first liquid crystal shutter 13 transmittance control circuit 14 computer 90 photodiode 91A, 91B bypass circuit switching section 92 high-pass filter (HPF) 93 peak hold circuit 93a comparator 93b diode 93c capacitor 94 current conversion circuit 95 bypass wire 96 switch 97 charge storage circuit 98 rectifying circuit 98a resistor 98b diodes S, Sa, Sb, Sc, Sd signal S m-modulated signal S co-stationary signals T 1 integration period T 2 data transfer period T 3 discharge period V 0 DC Ingredient a high frequency component
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東海 研 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA53 BB05 FF51 GG06 JJ03 JJ26 LL04 LL21 LL30 NN01 NN08 UU07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Ken Tokai 430 Border, Nakai-cho, Ashigagami-gun, Kanagawa Prefecture Green Tech Nakai Fuji Xerox Co., Ltd. F-term (reference) 2F065 AA53 BB05 FF51 GG06 JJ03 JJ26 LL04 LL21 LL30 NN01 NN08 UU07
Claims (14)
射する照明光光源を有し、前記照明光を物体に照射して
前記物体から反射光を発生させる反射光発生手段と、 前記所定の周波数によって強度変調された参照光を出射
する参照光出射手段と、 前記反射光と前記参照光との合成光を受光してその検出
信号を出力する検出手段と、 前記反射光の光強度と前記参照光の光強度とが前記検出
手段の検出面でほぼ等しくなるように前記反射光発生手
段および前記参照光出射手段を制御する制御手段と、 前記光強度がほぼ等しい前記反射光と前記参照光との前
記合成光を受光した前記検出手段からの検出信号に基づ
いて前記検出面から前記物体までの距離を演算する演算
手段とを備えたことを特徴とする形状計測装置。An illumination light source for emitting illumination light intensity-modulated at a predetermined frequency; and a reflected light generating means for irradiating the object with the illumination light to generate reflected light from the object; A reference light emitting unit that emits reference light intensity-modulated by the frequency of, a detecting unit that receives a combined light of the reflected light and the reference light and outputs a detection signal thereof, and a light intensity of the reflected light. Control means for controlling the reflected light generating means and the reference light emitting means such that the light intensity of the reference light is substantially equal on the detection surface of the detection means; and the reflected light and the reference having substantially the same light intensity A shape measuring device comprising: a calculating unit that calculates a distance from the detection surface to the object based on a detection signal from the detecting unit that has received the combined light with light.
ら出射された前記照明光の一部を前記参照光として前記
検出手段に導く反射部材を備えた構成の請求項1記載の
形状計測装置。2. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein said reference light emitting means includes a reflecting member for guiding a part of said illumination light emitted from said illumination light source to said detecting means as said reference light. apparatus.
で透過および反射させるビームスプリッタである構成の
請求項2記載の形状計測装置。3. The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein said reflecting member is a beam splitter for transmitting and reflecting said outgoing light at a predetermined ratio.
の照射を妨げない位置に設けられた反射ミラーである構
成の請求項2記載の形状計測装置。4. The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein said reflection member is a reflection mirror provided at a position which does not hinder irradiation of said object with said illumination light.
記検出手段との間の光路上に設けられた、前記参照光の
透過率を可変可能な光透過率可変手段を備え、 前記制御手段は、前記光透過率可変手段の透過率を制御
して前記反射光の光強度と前記参照光の光強度とが前記
検出面でほぼ等しくなるようにする構成の請求項2記載
の形状計測装置。5. The control device according to claim 1, wherein the reference light emitting means includes a light transmittance varying means provided on an optical path between the reflecting member and the detecting means, the light transmittance varying means being capable of varying the transmittance of the reference light. 3. The shape measurement device according to claim 2, wherein the means controls the transmittance of the light transmittance varying means so that the light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light become substantially equal on the detection surface. apparatus.
は前記反射光の光路上に設けられた、開閉動作により前
記照明光あるいは前記反射光の光路を開放あるいは遮光
する第1のシャッタ手段を備え、 前記参照光出射手段は、前記参照光の光路上に設けられ
た、開閉動作により前記参照光の光路を開放あるいは遮
断する第2のシャッタ手段を備え、 前記制御手段は、前記第1および第2のシャッタ手段を
制御して前記反射光のみを受光した前記検出手段からの
検出信号と前記参照光のみを受光した前記検出手段から
の検出信号に基づいて、前記反射光の光強度と前記参照
光の光強度とが前記検出面でほぼ等しくなるように制御
する構成の請求項1記載の形状計測装置。6. A first shutter means provided on an optical path of the illumination light or the reflected light for opening or blocking an optical path of the illumination light or the reflected light by an opening / closing operation. Wherein the reference light emitting means comprises a second shutter means provided on the optical path of the reference light, the shutter means opening or closing the optical path of the reference light by an opening / closing operation, and the control means comprises: The light intensity of the reflected light and the light intensity of the reflected light are controlled based on a detection signal from the detection means that controls the second shutter means and receives only the reflected light and a detection signal from the detection means that receives only the reference light. 2. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein control is performed such that the light intensity of the reference light is substantially equal on the detection surface.
透過率を可変可能な光透過率可変手段を兼ねた構成の請
求項6記載の形状計測装置。7. A shape measuring apparatus according to claim 6, wherein said second shutter means also serves as a light transmittance changing means capable of changing the transmittance of said reference light.
記照明光光源を制御して強度変調されていない定常光か
らなる前記照明光を前記物体に向けて照射させ、前記反
射光のみを前記検出手段に照射させるとともに、前記参
照光出射手段を制御して強度変調されていない定常光か
らなる前記参照光を出射させて前記参照光のみを前記検
出手段に照射させ、前記反射光のみを受光した前記検出
手段からの検出信号と前記参照光のみを受光した前記検
出手段からの検出信号に基づいて、前記反射光の光強度
と前記参照光の光強度とが前記検出面でほぼ等しくなる
ように制御する構成の請求項1記載の形状計測装置。8. The control means controls the illumination light source of the reflected light generation means to irradiate the object with the illumination light composed of stationary light whose intensity is not modulated, and controls only the reflected light. While irradiating the detection means, the control means controls the reference light emission means to emit the reference light consisting of stationary light that is not intensity-modulated, and irradiates the detection means only with the reference light, and only the reflected light. The light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light become substantially equal on the detection surface based on the detection signal from the detection means that has received the light and the detection signal from the detection means that has received only the reference light. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the shape measuring apparatus is configured to perform the control as described above.
記検出信号を出力する複数の検出素子を備え、 前記演算手段は、前記検出面から前記物体表面上の複数
の点までの前記距離を演算する構成の請求項1記載の形
状計測装置。9. The detection means includes a plurality of detection elements arranged two-dimensionally and outputting the detection signal, and the calculation means includes a plurality of detection elements from the detection surface to a plurality of points on the surface of the object. The shape measuring device according to claim 1, wherein the shape measuring device is configured to calculate a distance.
記物体に照射する参照光光源を備えた構成の請求項1記
載の形状計測装置。10. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein said reference light emitting means includes a reference light source for irradiating said object with said reference light.
と前記検出手段との間の光路上に設けられた、前記参照
光の透過率を可変可能な光透過率可変手段を備え、 前記制御手段は、前記光透過率可変手段の透過率を制御
して前記反射光の光強度と前記参照光の光強度とが前記
検出面でほぼ等しくなるようにする構成の請求項10記
載の形状計測装置。11. The reference light emitting means includes a light transmittance changing means provided on an optical path between the reference light source and the detection means, the light transmittance changing means being capable of changing the transmittance of the reference light. The shape according to claim 10, wherein the control means controls the transmittance of the light transmittance variable means so that the light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light become substantially equal on the detection surface. Measuring device.
構成の請求項5、7または11記載の形状計測装置。12. The shape measuring apparatus according to claim 5, wherein said light transmittance changing means uses a liquid crystal.
物体に照射して前記物体からの反射光を検出するととも
に、前記所定の周波数で強度変調された参照光を検出
し、前記反射光と前記参照光との合成光に基づいて検出
面から前記物体までの距離を計測する形状計測方法にお
いて、 前記反射光の光強度と前記参照光の光強度とを前記検出
面でほぼ等しくなるように設定し、 前記光強度が等しい前記反射光と前記参照光との前記合
成光の検出に基づいて前記距離を計測することを特徴と
する形状計測方法。13. A method for irradiating an object with illumination light intensity-modulated at a predetermined frequency to detect reflected light from the object, detecting reference light intensity-modulated at the predetermined frequency, and detecting the reflected light. A shape measurement method for measuring a distance from a detection surface to the object based on a combined light of the detection light and the reference light, wherein the light intensity of the reflected light and the light intensity of the reference light are substantially equal on the detection surface. And measuring the distance based on detection of the combined light of the reflected light and the reference light having the same light intensity.
光からなる前記照明光を前記物体に照射し、前記反射光
のみを検出するとともに、強度変調されていない定常光
からなる前記参照光を出射させて前記参照光のみを検出
し、検出した前記反射光と前記参照光に基づいて行う構
成の請求項13記載の形状計測方法。14. The setting includes irradiating the object with the illumination light composed of stationary light that is not intensity-modulated, detecting only the reflected light, and setting the reference light composed of stationary light that is not intensity-modulated. The shape measuring method according to claim 13, wherein the shape measuring method is configured to detect only the reference light by emitting the light and perform the detection based on the detected reflected light and the reference light.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11043410A JP2000241134A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Apparatus and method for measuring shape |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP11043410A JP2000241134A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Apparatus and method for measuring shape |
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| JP2000241134A true JP2000241134A (en) | 2000-09-08 |
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| JP11043410A Pending JP2000241134A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Apparatus and method for measuring shape |
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| JP (1) | JP2000241134A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-02-22 JP JP11043410A patent/JP2000241134A/en active Pending
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