JP2008292165A - 3D shape measuring device - Google Patents
3D shape measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008292165A JP2008292165A JP2007134981A JP2007134981A JP2008292165A JP 2008292165 A JP2008292165 A JP 2008292165A JP 2007134981 A JP2007134981 A JP 2007134981A JP 2007134981 A JP2007134981 A JP 2007134981A JP 2008292165 A JP2008292165 A JP 2008292165A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- test object
- dimensional shape
- optical system
- optical axis
- axis direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
【課題】より高精度に三次元形状測定を行うことが可能な三次元形状測定装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る三次元形状測定装置1は、被検物2の画像を複数の部分画像に分割して撮像取得する撮像光学系30と、撮像光学系30の光軸方向に所定の幅を有するシート光I1〜I3を光軸方向(光軸O)に対し略直角な方向から被検物2に照明する照明部20と、被検物2にシート光I1〜I3が照明された状態で撮像光学系30により撮像取得された複数の部分画像に基づいて、被検物2の三次元形状を算出する画像処理部41とを備えて構成される。
【選択図】図1A three-dimensional shape measuring apparatus capable of measuring a three-dimensional shape with higher accuracy is provided.
A three-dimensional shape measuring apparatus 1 according to the present invention includes an imaging optical system 30 that acquires an image obtained by dividing an image of a test object 2 into a plurality of partial images, and a predetermined value in the optical axis direction of the imaging optical system 30. The illumination unit 20 illuminates the specimen 2 from a direction substantially perpendicular to the optical axis direction (optical axis O), and the specimen light 2 is illuminated with the sheet lights I1 to I3. The image processing unit 41 is configured to calculate a three-dimensional shape of the test object 2 based on a plurality of partial images imaged and acquired by the imaging optical system 30 in the above state.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、物体の三次元形状を測定するための形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of an object.
工業製品等の物体の表面形状を非接触で測定する技術は従来から種々提案されており、その一つに光学式の三次元形状測定装置がある。光学式の三次元形状測定装置にも種々の方式、構成のものがあるが、その中で、物体に斜め方向からシート状の光を投影してスキャンさせ、物体に投影して得られるライン状の光の基準位置からのずれ量に基づいて、被検物の三次元形状を測定するものがある(例えば、特許文献1を参照)。
ところで、物体に投影して得られるライン状の光の位置は、CCD撮像素子で撮像された画像における輝度のピークの位置として、ピクセル毎に判断される。しかしながら、輝度のピークの位置は、ピクセル毎に規定される座標上に位置するとは限らず、ピクセル毎の座標から外れる(すなわち、サブピクセルの領域になる)場合があり、誤差の一因となっていた。 By the way, the position of the line-shaped light obtained by projecting on the object is determined for each pixel as the position of the luminance peak in the image captured by the CCD image sensor. However, the position of the luminance peak is not necessarily located on the coordinates defined for each pixel, and may be out of the coordinates for each pixel (that is, a subpixel region), which contributes to errors. It was.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、より高精度に三次元形状測定を行うことが可能な三次元形状測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of performing three-dimensional shape measurement with higher accuracy.
このような目的達成のため、第1の発明に係る三次元形状測定装置は、被検物の画像を複数の部分画像に分割して撮像取得する撮像光学系と、前記撮像光学系の光軸方向に所定の幅を有する照明光を前記光軸方向と交差する方向から前記被検物に照明する照明部と、前記被検物に前記照明光が照明された状態で前記撮像光学系により撮像取得された前記複数の部分画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を算出する画像処理部とを備えて構成される。 In order to achieve such an object, a three-dimensional shape measuring apparatus according to a first invention includes an imaging optical system that acquires an image obtained by dividing an image of a test object into a plurality of partial images, and an optical axis of the imaging optical system. An illumination unit that illuminates the test object from a direction intersecting the optical axis direction with illumination light having a predetermined width in the direction, and imaging by the imaging optical system in a state where the illumination light is illuminated on the test object An image processing unit that calculates a three-dimensional shape of the test object based on the plurality of acquired partial images.
また、上述の発明において、前記被検物を前記光軸方向へ移動可能に支持するステージ部を備え、前記ステージ部に支持された前記被検物が所定の移動ピッチで前記光軸方向へ移動する毎に、前記撮像光学系による前記撮像取得が行われ、前記画像処理部は、前記被検物が前記所定の移動ピッチで移動する毎に前記撮像光学系により撮像取得された前記複数の部分画像と、前記撮像取得が行われるときの前記被検物の位置情報とに基づいて、前記被検物の三次元形状を算出することが好ましい。 Further, in the above-described invention, a stage unit that supports the test object to be movable in the optical axis direction is provided, and the test object supported by the stage unit moves in the optical axis direction at a predetermined movement pitch. Each time the imaging optical system acquires the imaging, the image processing unit captures and acquires the plurality of portions acquired by the imaging optical system each time the test object moves at the predetermined movement pitch. It is preferable to calculate the three-dimensional shape of the test object based on the image and the position information of the test object when the imaging acquisition is performed.
また、上述の発明において、前記撮像光学系は、前記複数の部分画像をそれぞれ撮像取得する複数のCCD撮像素子を有して構成されることが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that the imaging optical system includes a plurality of CCD imaging elements that respectively capture and acquire the plurality of partial images.
また、上述の発明において、前記照明光が前記光軸方向と交差する面内で延びるシート光であり、前記照明部は、前記撮像光学系の焦点深度内において前記光軸方向に並ぶ複数の前記シート光を前記被検物に照明するように構成されることが好ましい。 Further, in the above-described invention, the illumination light is sheet light extending in a plane intersecting the optical axis direction, and the illumination unit includes a plurality of the optical elements arranged in the optical axis direction within a focal depth of the imaging optical system. It is preferable to be configured to illuminate the specimen with sheet light.
また、第2の発明に係る三次元形状測定装置は、被検物の画像を撮像取得する撮像光学系と、前記撮像光学系の光軸方向に所定の幅を有する照明光を前記光軸方向と交差する方向から前記被検物に照明する照明部と、前記被検物に前記照明光が照明された状態で前記撮像光学系により撮像取得された前記被検物の画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を算出する画像処理部とを備え、前記照明部は、前記撮像光学系の焦点深度内において前記光軸方向に並ぶ複数の前記照明光を前記被検物に照明するように構成される。 The three-dimensional shape measuring apparatus according to the second invention includes an imaging optical system that captures and acquires an image of a test object, and illumination light having a predetermined width in the optical axis direction of the imaging optical system. An illumination unit that illuminates the object from a direction intersecting with the object, and based on an image of the object imaged and acquired by the imaging optical system in a state where the illumination light is illuminated on the object An image processing unit that calculates a three-dimensional shape of the test object, and the illumination unit illuminates the test object with a plurality of illumination lights arranged in the optical axis direction within a focal depth of the imaging optical system Configured as follows.
また、上述の発明において、前記照明光が前記光軸方向と交差する面内で延びるシート光であることが好ましい。 Moreover, in the above-mentioned invention, it is preferable that the illumination light is sheet light extending in a plane intersecting the optical axis direction.
また、上述の発明において、前記被検物を前記光軸方向へ移動可能に支持するステージ部を備え、前記ステージ部に支持された前記被検物が所定の移動ピッチで前記光軸方向へ移動する毎に、前記撮像光学系による前記撮像取得が行われ、前記画像処理部は、前記被検物が前記所定の移動ピッチで移動する毎に前記撮像光学系により撮像取得された前記被検物の画像と、前記撮像取得が行われるときの前記被検物の位置情報とに基づいて、前記被検物の三次元形状を算出することが好ましい。 Further, in the above-described invention, a stage unit that supports the test object to be movable in the optical axis direction is provided, and the test object supported by the stage unit moves in the optical axis direction at a predetermined movement pitch. Each time, the imaging acquisition by the imaging optical system is performed, and the image processing unit captures and acquires the object by the imaging optical system every time the object moves at the predetermined movement pitch. Preferably, the three-dimensional shape of the test object is calculated on the basis of the image and the position information of the test object when the imaging acquisition is performed.
さらに、上述の発明において、前記所定の移動ピッチは、前記複数の前記照明光におけるピッチ間隔の整数倍であることが好ましい。 Furthermore, in the above-described invention, it is preferable that the predetermined movement pitch is an integral multiple of a pitch interval in the plurality of illumination lights.
また、上述の発明において、前記撮像光学系は、前記被検物の画像を複数の部分画像に分割して撮像取得するように構成されており、前記画像処理部は、前記複数の部分画像に基づいて前記被検物の三次元形状を算出することが好ましい。 In the above-described invention, the imaging optical system is configured to capture and acquire the image of the test object by dividing it into a plurality of partial images, and the image processing unit applies the plurality of partial images to the plurality of partial images. It is preferable to calculate the three-dimensional shape of the test object based on the above.
本発明によれば、より高精度に三次元形状測定を行うことが可能になる。 According to the present invention, three-dimensional shape measurement can be performed with higher accuracy.
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る三次元形状測定装置の概略構成を図1に示しており、この三次元形状測定装置1は、被検物2を支持するステージ部10と、ステージ部10に支持された被検物2を左右から照明する2つの照明部20と、照明部20により照明された被検物2を撮像する撮像光学系30と、被検物2の三次元形状を算出する画像処理装置40とを主体に構成される。なお、2つの照明部20はそれぞれ、撮像光学系30の光軸Oを基準として左右対称に配置される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. A schematic configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention is shown in FIG. 1. This three-dimensional shape measuring apparatus 1 includes a
ステージ部10は、試料台11と、Z駆動部12とを有して構成される。試料台11は、被検物2を支持固定するための台であり、測定中に振動等の外乱を極力受けないことが望ましい。Z駆動部12は、被検物2を支持する試料台11を鉛直方向に移動させる駆動軸を有して構成されており、これにより、被検物2が鉛直方向、すなわち撮像光学系30の光軸方向(光軸Oの向く方向)へ移動可能に支持されることになる。また、Z駆動部12は、被検物2全体に照明部20からの照明光を照明できるようなストロークを有している。
The
なお、真直度は小さい方が望ましいが、xy座標キャリブレーションを考えると、ヒステリシスが少なく、また、位置再現性が優れていることが望ましい。また、試料台11(Z駆動部12)の鉛直方向の位置情報は、位置情報信号としてZ駆動部12から画像処理装置40へ連続的に送信されるようになっている。
It is desirable that the straightness is small, but considering the xy coordinate calibration, it is desirable that the hysteresis is small and the position reproducibility is excellent. Further, the vertical position information of the sample stage 11 (Z drive unit 12) is continuously transmitted from the
照明部20は、図3(a),(b)に示すように、3つの光源21〜23と、各光源21〜23からの光をそれぞれシート光I1〜I3にするシリンドリカルレンズ26とを主体に構成され、シート光I1〜I3を撮像光学系30の光軸方向に対し略直角な方向から被検物2に照明する。シート光I1〜I3は、図1および図2(a),(b)に示すように、撮像光学系30の光軸方向に対し略直角な面内で延びるとともに、撮像光学系30の光軸方向に所定の(被検物2に光等高線2a,2b,2cが現れるような十分に小さい)幅を有している。このようなシート光を用いることにより、一度に広い範囲で被検物2を照明することが可能になる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
各光源21〜23にはLEDやレーザー等が用いられ、各光源21〜23から指向性の高い光が発光される。撮像光学系30の光軸方向に対し略直角な方向に延びる照明部20の光軸上には、図3(a),(b)に示すように、被検物2と対向するシリンドリカルレンズ26と、第1ミラー24と、第2ミラー25とが配置される。
Each of the
そして、第1光源21から発光された照明光は、第1ミラー24でシリンドリカルレンズ26に向けて反射し、シリンドリカルレンズ26を透過したのち第1のシート光I1となって照明部20から射出される。第2光源22から発光された照明光は、そのまま直進してシリンドリカルレンズ26に達し、シリンドリカルレンズ26を透過したのち第2のシート光I2となって照明部20から射出される。第3光源23から発光された照明光は、第2ミラー25でシリンドリカルレンズ26に向けて反射し、シリンドリカルレンズ26を透過したのち第3のシート光I3となって照明部20から射出される。
The illumination light emitted from the
また、図3(b)に示すように、第1光源21、第2光源22、および第3光源23はそれぞれ、鉛直方向、すなわち撮像光学系30の光軸方向に互いに異なる高さで配置されており、図1および図2(a)に示すように、第1〜第3のシート光I1〜I3が撮像光学系30の光軸方向(鉛直方向)に並んで被検物2に照明される。なおこのとき、第1〜第3のシート光I1〜I3は、撮像光学系30の焦点深度内で並ぶようになっている。これにより、第1〜第3のシート光I1〜I3が被検物2に照明されて形成される光等高線2a〜2cは、全て撮像光学系30の合焦範囲内となるため、撮像される光等高線2a〜2cの高コントラスト化やキャリブレーションデータの低減等に繋がり、より高精度の三次元測定が期待できる。
As shown in FIG. 3B, the
撮像光学系30は、対物レンズ31および結像レンズ32と、4つのCCD撮像素子37a〜37dとを主体に構成され、4つのCCD撮像素子37a〜37dを用いて、図5に示すように、被検物2の画像43を第1〜第4の部分画像43a〜43dに分割して撮像取得する。鉛直方向に延びる撮像光学系30の光軸O上には、図1に示すように、対物レンズ31と、結像レンズ32と、第3ハーフミラー33と、第4ハーフミラー34と、第5ハーフミラー35と、ミラー36とがこの順に配置される。
The imaging
そして、第1〜第3のシート光I1〜I3が被検物2に照明されて形成される(反射光である)光等高線2a〜2cの像は、対物レンズ31および結像レンズ32によって、4つのCCD撮像素子37a〜37dの撮像面上に結像される。このとき、被検物2の側から対物レンズ31および結像レンズ32を透過した(光等高線2a〜2cの)光の一部は、第3ハーフミラー33で反射して第1CCD撮像素子37aに達し、残りは第3ハーフミラー33を透過する。
Then, the images of the
第3ハーフミラー33を透過した光の一部は、第4ハーフミラー34で反射して第2CCD撮像素子37bに達し、残りは第4ハーフミラー34を透過する。第3ハーフミラー33および第4ハーフミラー34を透過した光の一部は、第5ハーフミラー35で反射して第3CCD撮像素子37cに達し、残りは第5ハーフミラー35を透過する。そして、第3ハーフミラー33、第4ハーフミラー34、および第5ハーフミラー35を透過した光は、ミラー36で反射して第4CCD撮像素子37dに達する。
A part of the light transmitted through the
ここで、第1CCD撮像素子37aは、図5に示される被検物2の画像43のうち、左上の部分である第1の部分画像43aを撮像取得する。第2CCD撮像素子37bは、被検物2の画像43のうち、右上の部分である第2の部分画像43bを撮像取得する。第3CCD撮像素子37cは、被検物2の画像43のうち、右下の部分である第3の部分画像43cを撮像取得する。第4CCD撮像素子37dは、被検物2の画像43のうち、左下の部分である第4の部分画像43dを撮像取得する。
Here, the first
なお、被検物2上の光等高線2a〜2cの位置と各CCD撮像素子37a〜37dの位置とは共役である。また、各CCD撮像素子37a〜37dの撮像面上に結像された光等高線2a〜2cの像は、各CCD撮像素子37a〜37dによって光電変換され、画像信号が画像処理装置40に送られるようになっている。また、光等高線2a〜2cは、そのまま被検物2の断面形状として処理されるため、レンズ系は極力ディストーションが小さい方が望ましい。設計で抑えきれないディストーションについては、システム構築後ソフトウェアにより補正することもできる。
The positions of the
ところで、CCD撮像素子を用いて被検物を撮像し三次元形状を測定する方法では、光学系の倍率とCCDの画素(ピクセル)との関係により、要求精度を満足できない場合がある。信号のデジタル処理の過程において量子化誤差が生じてしまい、原理的に完全な情報の復元ができないからである。一般的には、1画素あたりの物体長の1/20程度が、測定精度の限界といわれている。 By the way, in the method of imaging a test object using a CCD image sensor and measuring the three-dimensional shape, the required accuracy may not be satisfied depending on the relationship between the magnification of the optical system and the CCD pixel. This is because a quantization error occurs in the process of digital processing of signals, and in principle, complete information cannot be restored. Generally, about 1/20 of the object length per pixel is said to be the limit of measurement accuracy.
そこで、被検物2の画像43を複数の部分画像43a〜43dに分割して撮像取得することにより、具体的には、被検物2の表面に現れた光等高線2a〜2cを複数のCCD撮像素子37a〜37dで撮像することにより、1つのCCD撮像素子で撮像できる範囲(視野)は狭くなるものの、1画素あたりの物体長が小さくなるため、信号処理時の量子化誤差を極力小さくすることができる。このように、信号処理時の量子化誤差を小さくすることで、より高精度に三次元形状測定を行うことが可能になる。特に、本実施形態のようにCCD撮像素子を用いて撮像する場合に、高い効果を得ることができる。
Therefore, by dividing and capturing the
例えば、100mm×100mmの視野を4つのCCD撮像素子37a〜37dで撮像する場合、1つのCCD撮像素子における視野(撮像範囲)は、50mm×50mmとなる。2000画素×2000画素のCCD撮像素子を使用する場合、1画素あたりの物体長は25μmとなる。そのため、一般的なピクセル内分割性能から、1μm程度の精度による測定は可能と考えられる。なお、4000画素×4000画素のCCD撮像素子を用いて、100mm×100mmの視野を一括で撮像することもできるが、画素数が非常に大きくなり高コストとなってしまう。
For example, when a 100 mm × 100 mm field of view is imaged by four
さて、画像処理装置40は、画像処理部41と、表示装置(モニタ等)および入力装置(キーボード等)からなるコンソール42とを有して構成される。画像処理部41には、各CCD撮像素子37a〜37dからの画像信号と、Z駆動部12からの位置情報信号とが入力される。そして、画像処理部41は、第1〜第4CCD撮像素子37a〜37dによりそれぞれ撮像取得された第1〜第4の部分画像43a〜43dと、当該撮像取得が行われるときの試料台11(すなわち、被検物2)の位置情報とに基づいて、被検物2の三次元形状を算出する。
The
コンソール42では、入力装置を用いて測定の指示が出されるとともに、表示装置を用いて画像処理部41での(三次元形状の)算出結果が表示される。また、コンソール42では、画像処理部41により構築された三次元データから、被検物2における任意の位置の寸法等を算出できるようになっている。
On the
以上のように構成される三次元形状測定装置1を用いた三次元形状測定について、図4に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。この測定に際しては、まず、ステップS101において、被検物2をステージ部10の試料台11に載置する。
The three-dimensional shape measurement using the three-dimensional shape measuring apparatus 1 configured as described above will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. In this measurement, first, the
次に、ステップS102において、測定の仕様を決定する。決定する仕様として、主な項目は二つある。第一の項目は、試料台11の上下動のレンジ、すなわち被検物2の測定レンジであり、被検物2の大きさによって決まる。第二の項目は、試料台11の上下動のピッチ、すなわち被検物2の測定ピッチ(移動ピッチ)であり、必要な精度によって決まる。なお、被検物2の測定ピッチが小さいほど測定精度は向上するが、データ処理に時間がかかるので、状況に応じて作業者が決めることになる。
Next, in step S102, measurement specifications are determined. There are two main items to be determined. The first item is the range of vertical movement of the
なお、被検物2の測定ピッチ(移動ピッチ)は、撮像光学系30の光軸方向に並ぶ第1〜第3のシート光I1〜I3におけるピッチ間隔の整数倍であることが好ましい。このようにすれば、例えば、被検物2の測定ピッチを各シート光I1〜I3におけるピッチ間隔の1倍とした場合、被検物2に現れる光等高線の情報が同じ位置高さについて3回得られることになり、平均化等することにより、さらに高精度な三次元形状測定を行うことが可能になる。なお、被検物2の測定ピッチを各シート光I1〜I3におけるピッチ間隔の2倍とすれば、被検物2に現れる光等高線の情報が同じ位置高さについて2回得られることになる。また、上述に限らず、被検物2の測定ピッチを各シート光I1〜I3におけるピッチ間隔より小さくしても構わない。
The measurement pitch (movement pitch) of the
次に、ステップS103において、ステップS102で決定した測定仕様に従って測定を開始する。すなわち、被検物2における最初の高さ位置での測定を開始する。
Next, in step S103, measurement is started according to the measurement specifications determined in step S102. That is, the measurement at the first height position in the
続いて、ステップS104において、第1〜第3のシート光I1〜I3を被検物2に照明して得られる光等高線2a〜2cを第1〜第4CCD撮像素子37a〜37dで撮像し、各CCD撮像素子37a〜37dの画像信号を画像処理部41に送る。また同時に、当該撮像が行われるときの試料台11(すなわち、被検物2)の位置情報信号を画像処理部41に送る。
Subsequently, in step S104, the first to fourth CCD
このとき、前述したように、第1CCD撮像素子37aは第1の部分画像43aを撮像取得し、第2CCD撮像素子37bは第2の部分画像43bを撮像取得し、第3CCD撮像素子37cは第3の部分画像43cを撮像取得し、第4CCD撮像素子37dは第4の部分画像43dを撮像取得する(図5を参照)。なお、本実施形態においては、第1〜第3のシート光I1〜I3が撮像光学系30の焦点深度内で並ぶため、図5に示すように、被検物2の画像43には、各シート光I1〜I3によってそれぞれ生じた3つの等高線2a,2b,2cが現れる。
At this time, as described above, the first
次に、ステップS105において、ステップS102で設定した測定レンジにおける全ての測定が完了したか否かを判定する。判定がNoの場合、ステップS106に進み、Z駆動部12により試料台11(すなわち被検物2)を1ピッチだけ上下移動させ(撮像光学系30の光軸方向に移動させ)、再びステップS103からステップS105までの処理を行う。一方、判定がYesの場合、ステップS107に進む。 Next, in step S105, it is determined whether all the measurements in the measurement range set in step S102 have been completed. If the determination is No, the process proceeds to step S106, the sample table 11 (that is, the test object 2) is moved up and down by one pitch by the Z drive unit 12 (moved in the optical axis direction of the imaging optical system 30), and step S103 is performed again. To Step S105. On the other hand, if the determination is Yes, the process proceeds to step S107.
一連の測定が終了した後、ステップS107において、画像処理部41は、測定ピッチ毎に撮像取得された各部分画像43a〜43dから得られる等高線情報と、測定ピッチ毎に撮像取得が行われるときの被検物2の位置情報とに基づいて、被検物2の三次元形状を算出しコンピュータ上に構築していく。具体的には、三次元形状を構成する(x,y,z)の点座標群が算出される。
After the series of measurements is completed, in step S107, the
次のステップS108において、ステップS107で算出した点座標群をもとに、コンソール42の表示装置に被検物2の三次元形状を表示する。
In the next step S108, the three-dimensional shape of the
そして、次のステップS109では、コンソール42を用いて、画像処理部41により構築された三次元データから被検物2における任意の位置の寸法を算出し、処理を終了する。また、ステップS109において、被検物2の寸法と設計CADデータとの比較を行うようにしてもよい。
In the next step S109, the
図6には、高さ位置の異なる被検物2の複数の画像44〜46が示されている。上部にシート光を照明した被検物2の画像44は、第1〜第4の部分画像44a〜44dを合成して得られ、被検物2の上部における輪郭(もしくは、外形状の断面)を表す等高線2dが現れている。各部分画像44a〜44d同士は、一部が重なっており、画像の接ぎにより被検物2全体の視野を確保している。画像接ぎ誤差は測定誤差となるが、視野が狭くなることによる量子化誤差が小さくなる分、総合的に測定精度が向上すると考えられる。
FIG. 6 shows a plurality of
同様に、中腹部にシート光を照明した被検物2の画像45は、第1〜第4の部分画像45a〜45dを合成して得られ、被検物2の中腹部における輪郭(もしくは、外形状の断面)を表す等高線2eが現れている。また同様に、下部にシート光を照明した被検物2の画像46は、第1〜第4の部分画像46a〜46dを合成して得られ、被検物2の下部における輪郭(もしくは、外形状の断面)を表す等高線2fが現れている。
Similarly, the
このように、高さ位置の異なる複数の画像44〜46から得られる等高線2d,2e,2fの情報に基づいて、図6の右側に示すように、被検物2の三次元形状を算出しコンピュータ上に構築していくことになる。これにより、被検物2の輪郭に沿った精度の高い三次元形状の算出が可能になる。なお、等高線の間隔等、測定されるデータは離散的なデータであるが、測定形状に合わせて適当な補間方法で繋いでも構わない。
Thus, based on the information on the
なお、上述の実施形態において、複数のCCD撮像素子37a〜37dを用いて、複数の部分画像を撮像取得しているが、これに限られるものではなく、ラインセンサを撮像光学系の光軸を中心に回転させて走査することにより、複数の部分画像を撮像取得するようにしてもよい。また、複数のCCD撮像素子37a〜37dを用いる代わりに、1つのCCD撮像素子に入る画像を例えば第1〜第4の部分画像44a〜44dのように切り替えてもよい。なお、CCD撮像素子以外にも、CMOSセンサー等の増幅形固体撮像素子を用いることもできる。
In the above-described embodiment, a plurality of partial images are captured and acquired using the plurality of
また、上述の実施形態において、2つの照明部20が撮像光学系30の光軸Oを基準として左右対称に配置されているが、これに限られるものではなく、撮像光学系の光軸を基準として前後左右に配置するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the two
1 三次元形状測定装置 2 被検物
10 ステージ部 20 照明部
30 撮像光学系
37a 第1CCD撮像素子 37b 第2CCD撮像素子
37c 第3CCD撮像素子 37d 第4CCD撮像素子
40 画像処理装置 41 画像処理部
43 画像
43a 第1の部分画像 43b 第2の部分画像
43c 第3の部分画像 43d 第4の部分画像
I1 第1のシート光 I2 第2のシート光
I3 第3のシート光
O 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D
Claims (9)
前記撮像光学系の光軸方向に所定の幅を有する照明光を前記光軸方向と交差する方向から前記被検物に照明する照明部と、
前記被検物に前記照明光が照明された状態で前記撮像光学系により撮像取得された前記複数の部分画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を算出する画像処理部とを備えて構成されることを特徴とする三次元形状測定装置。 An imaging optical system for acquiring an image obtained by dividing an image of a test object into a plurality of partial images;
An illumination unit that illuminates the test object from a direction that intersects the optical axis direction with illumination light having a predetermined width in the optical axis direction of the imaging optical system;
An image processing unit that calculates a three-dimensional shape of the test object based on the plurality of partial images captured and acquired by the imaging optical system in a state where the illumination light is illuminated on the test object. A three-dimensional shape measuring apparatus characterized by comprising.
前記ステージ部に支持された前記被検物が所定の移動ピッチで前記光軸方向へ移動する毎に、前記撮像光学系による前記撮像取得が行われ、
前記画像処理部は、前記被検物が前記所定の移動ピッチで移動する毎に前記撮像光学系により撮像取得された前記複数の部分画像と、前記撮像取得が行われるときの前記被検物の位置情報とに基づいて、前記被検物の三次元形状を算出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装置。 A stage unit that supports the test object to be movable in the optical axis direction;
Each time the test object supported by the stage unit moves in the optical axis direction at a predetermined movement pitch, the imaging acquisition by the imaging optical system is performed,
The image processing unit includes the plurality of partial images captured and acquired by the imaging optical system each time the test object moves at the predetermined movement pitch, and the test object when the imaging acquisition is performed. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional shape of the test object is calculated based on position information.
前記照明部は、前記撮像光学系の焦点深度内において前記光軸方向に並ぶ複数の前記シート光を前記被検物に照明するように構成されることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。 The illumination light is sheet light extending in a plane intersecting the optical axis direction,
The said illumination part is comprised so that the said to-be-tested object may be illuminated with the several said sheet light arranged in the said optical axis direction within the depth of focus of the said imaging optical system. The three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of the above.
前記撮像光学系の光軸方向に所定の幅を有する照明光を前記光軸方向と交差する方向から前記被検物に照明する照明部と、
前記被検物に前記照明光が照明された状態で前記撮像光学系により撮像取得された前記被検物の画像に基づいて、前記被検物の三次元形状を算出する画像処理部とを備え、
前記照明部は、前記撮像光学系の焦点深度内において前記光軸方向に並ぶ複数の前記照明光を前記被検物に照明するように構成されることを特徴とする三次元形状測定装置。 An imaging optical system that captures and acquires an image of a test object;
An illumination unit that illuminates the test object from a direction that intersects the optical axis direction with illumination light having a predetermined width in the optical axis direction of the imaging optical system;
An image processing unit that calculates a three-dimensional shape of the test object based on an image of the test object captured and acquired by the imaging optical system in a state where the illumination light is illuminated on the test object. ,
The three-dimensional shape measuring apparatus, wherein the illuminating unit is configured to illuminate the test object with a plurality of illumination lights arranged in the optical axis direction within a depth of focus of the imaging optical system.
前記ステージ部に支持された前記被検物が所定の移動ピッチで前記光軸方向へ移動する毎に、前記撮像光学系による前記撮像取得が行われ、
前記画像処理部は、前記被検物が前記所定の移動ピッチで移動する毎に前記撮像光学系により撮像取得された前記被検物の画像と、前記撮像取得が行われるときの前記被検物の位置情報とに基づいて、前記被検物の三次元形状を算出することを特徴とする請求項5もしくは請求項6に記載の三次元形状測定装置。 A stage unit that supports the test object to be movable in the optical axis direction;
Each time the test object supported by the stage unit moves in the optical axis direction at a predetermined movement pitch, the imaging acquisition by the imaging optical system is performed,
The image processing unit includes an image of the test object acquired and acquired by the imaging optical system every time the test object moves at the predetermined movement pitch, and the test object when the imaging acquisition is performed. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 5, wherein the three-dimensional shape of the test object is calculated based on the position information.
前記画像処理部は、前記複数の部分画像に基づいて前記被検物の三次元形状を算出することを特徴とする請求項5から請求項8のうちいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。 The imaging optical system is configured to capture and acquire an image of the test object by dividing it into a plurality of partial images,
The three-dimensional shape measurement according to any one of claims 5 to 8, wherein the image processing unit calculates a three-dimensional shape of the test object based on the plurality of partial images. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007134981A JP2008292165A (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 3D shape measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007134981A JP2008292165A (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 3D shape measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008292165A true JP2008292165A (en) | 2008-12-04 |
Family
ID=40167055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007134981A Pending JP2008292165A (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 3D shape measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008292165A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101995228A (en) * | 2009-08-18 | 2011-03-30 | 株式会社拓普康 | Measuring apparatus |
| CN101995217A (en) * | 2009-08-18 | 2011-03-30 | 株式会社拓普康 | Measuring apparatus |
-
2007
- 2007-05-22 JP JP2007134981A patent/JP2008292165A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101995228A (en) * | 2009-08-18 | 2011-03-30 | 株式会社拓普康 | Measuring apparatus |
| CN101995217A (en) * | 2009-08-18 | 2011-03-30 | 株式会社拓普康 | Measuring apparatus |
| KR101223849B1 (en) | 2009-08-18 | 2013-01-17 | 니혼덴산리드가부시키가이샤 | Measuring device |
| TWI427265B (en) * | 2009-08-18 | 2014-02-21 | Nidec Read Corp | Measuring apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5041303B2 (en) | Shape measuring apparatus and shape measuring method | |
| US10302423B2 (en) | Three-dimensional shape measurement apparatus | |
| KR101659302B1 (en) | Three-dimensional shape measurement apparatus | |
| CN107367243B (en) | Non-contact three-dimensional shape measuring machine and method | |
| KR101921762B1 (en) | Height measuring method and height measuring device | |
| US20250012563A1 (en) | Surface shape measurement device and surface shape measurement method | |
| JP6590429B1 (en) | Confocal microscope and imaging method thereof | |
| JP2014228527A (en) | Image measurement device | |
| JP2008292165A (en) | 3D shape measuring device | |
| JP2011145160A (en) | Device and method for multi-focus inspection | |
| JP2014013308A (en) | Image acquisition device and image acquisition method | |
| JP7516728B2 (en) | Scanning measurement method and scanning measurement device | |
| JP2008256483A (en) | Shape measuring device | |
| JP5604967B2 (en) | Defect detection method and defect detection apparatus | |
| JP6618819B2 (en) | 3D shape measuring device | |
| JP2013130686A (en) | Imaging apparatus | |
| JPH10311705A (en) | Image input device | |
| JP4624708B2 (en) | Multi-directional observation device | |
| JP4402849B2 (en) | Surface shape measuring method and surface shape measuring apparatus | |
| JP3552381B2 (en) | Image measuring machine | |
| JP2012132833A (en) | Device and method for measuring image surface | |
| JP5356187B2 (en) | Method and apparatus for measuring lens ball height | |
| JP2008256484A (en) | Shape measuring device | |
| JP2008145121A (en) | 3D shape measuring device | |
| JP2008128770A (en) | Lens performance inspection device and lens performance inspection method |