本发明专利技术是有关于一种三维形状测量装置，是一种可缩短测量时间而进行三维测量的技术。光路形成部接收来自宽频带光源的宽频带光，使其分支入射到参考光路和测量光路，并将来自参考镜的反射光与来自被测量物的反射光进行合波后向拍摄机构输出。另一方面，光路长度可变机构使测量光路的光路长度发生变化。拍摄机构在相对于该光路长度的变化而产生混叠现象的时序，对来自光路形成部的输出进行拍摄，从而获取含有干涉条纹的干涉条纹数据。光路长度检测机构从拍摄机构所获取的干涉条纹数据中将因混叠现象所产生的频率成分予以去除，而求出显示出干涉条纹的特征值的特定光路长度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用具有多个频谱(spectrum)(以下，以波长进行说 明)的宽频带光(例如，白色光)的干涉现象来对被测量物的形状进行立 体测量的三维形状测量装置。特别是涉及一种在三维形状测量装置中缩短 求出产生干涉条紋的光路长度的时间的技术，所述三维形状测量装置是在 使宽频带光的一部分入射至远端具有参考镜的参考光路，使宽频带光的另 一部分入射至远端具有被测量物的测量光路，利用来自参考镜(反射镜) 及被测量物的各返回光而产生干涉的干涉部(千涉仪)中，根据使参考光 路或者测量光路的任一 个的光路长度发生变化而获得的干涉条紋产生时的 光路长度，来测量被测量物的形状。
技术介绍
通常，所述的使用干涉现象的形状测量装置中利用了以下现象，即 当参考光路和测量光路双方的光路长度变得相等时，干涉条紋会显示出最 大亮度。也就是说，使参考光路或者测量光路的任一个的光路长度发生变 化(以下，假设使参考光路的光路长度固定，而使测量光路的光路长度发 生变化，从而进行说明)，将此时产生的干涉条紋显示出最大亮度的位置的 光路长度(光路长度的变化量以下称为"特定光路长度")作为光路长 度的变化方向上的被测量物的位移而进行测量(专利文献1 )。在专利文献1中，根据随着时间的变化而使光路长度发生变化所获得 的干涉光，分波成B成分(蓝色的频带成分)、G成分(绿色的频带成分) 及R成分(红色的频带成分)，分别检测出相对于光路长度变化的干涉条紋 的相位的变化，并将三者的相位一致时的光路长度认定为干涉条紋显示出 最大亮度的位置的特定光路长度。再根据所认定的特定光路长度来进行形 状测量。专利文献l:日本专利特愿2006-371632号通常，形状测量装置要对较多数量的被测量物实施测量，所以期望测 量时间能稍许缩短。在缩短测量时间时，作为改善的对象要素，有光路长 度的可变时间(或者速度)、相机的拍摄时间和拍摄次数等，但拍摄时间受 到相机的拍摄元件所固有的最小曝光时间的制约。因此，以下从测量时间的观点来考察现有技术在专利文献l的情况下， 是根据干涉光的数据来指定干涉条紋的相位，从而求出特定光路长度，而此时是从干涉光的模拟数据转换成表示干涉光的数字数据，并对时间区域(光路长度区域)的数据进行FFT (Fast Fourier Transformation,快速傅立 叶转换)处理，在频率区域上分离成各频带成分，并再次在时间区域上获 得各频带成分的干涉条紋，求出其相位的一致点。此时，为了由所获取的 数字数据再现干涉条紋，通常必须根据采样定理等，在想要再现的干涉条 紋的每1周期至少能获取3点(point )的数据的重复的获取时序(timing) 转换成数字数据。通常，形状测量装置中使用干涉法所测量出的干涉条紋是通过其数字 数据，以如图7(A)所示相对于变化的光路长度的亮度变化而示意性地表示 的，其频谱分布如图7(B)所示在频率对振幅的座标上表示。众所周知，此 时图7(A)的干涉条紋的包络线宽度At (例如，半值宽波峰的亮度值成 为1/2时的横轴的宽度)与图7(B)的频率的频带宽AF (例如，半值宽 波峰的振幅成为1/2时的横轴的宽度)存在着相关性。因此，根据包络线宽 度At，可以获得如图7(B)所示频带宽AF变窄，从而在下部的频带存在 △ Fc的空间(space)的条件。也就是说，可以获得下述条件，即如图 7(B)的两点链线所示，频带宽AF不会成为频率接近0 (直流成分)的宽 频带。从采样定理而言，只要采样频率Fs是充分高于干涉条紋中所含的最高 频率成分的频率，就可以如图7(B)所示再现本来的干涉条紋所具有的频率 成分，但随着该采样频率Fs的降低，会产生混叠现象(aliasing )。也就 是说，如图7(C)所示，本来所需的频率成分(实线部分)与混叠现象引起 的折返频率成分(虚线部分)随着再现的频率的下降(与分频的情况相同)， 而如图7(D)所示彼此接近，然后如图7(E)所示成为高低巨变的状态。因此，本专利技术者着眼于接下来的情况。也就是说，如图7(B)所示，因为 干涉条紋自身的频带特性中存在AFc的空间，所以通过选择采样频率Fs, 就可以如图7 (E )所示成为所需的频率成分与折返频率成分在频率上分离开 来的状态。因此，如图7(F)所示利用滤波器来去除折返频率成分，并且使 采样频率进一步降低，这样使频率轴与频率的降低相应地伸长，从而可进 行再现。这样的话，即使是比满足采样定理的频率低的频率，也可以获得干涉 条紋的所需的频率成分。也就是说，着眼于与采样频率Fs的降^f氐相应地减 少数据获取次数，从而实现测量时间的缩短。由此可见，上述现有的形状测量装置在结构与使用上，显然仍存在有 不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂 商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的三维形状测量装置，实属当前 重要研发课题之一 ，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的形状测量装置存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类 产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极 加以研究创新，以期创设一种新型的三维形状测量装置，能够改进一般现 有形状测量装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复 试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的三维形状测量装置存在的缺陷，而提 供一种新型的三维形状测量装置，所要解决的技术问题是使其能缩短测量 时间，非常适于实用。本专利技术提供了一种三维形状测量装置，其具备宽频带光源，输出具有多 个频谱的宽频带光；光路形成部，使所述宽频带光分支入射到具有参考镜的 参考光路和配置有被测量物的测量光路，并使来自所述参考镜的反射光和 来自被照射的所述被测量物的照射范围的照射位置的各反射光进行合波后 输出；光路长度可变机构，使所述参考光路或者所述测量光路的任一个的光 路长度发生变化；拍摄机构，相对于由所述光路长度可变机构导致的所述 光路长度的变化，在规定的采样时序对来自所述光路形成部的输出进行拍 摄，从而获取含有干涉条紋的干涉条紋数据；以及光路长度检测机构，根 据从所述拍摄机构输出的所述干涉条紋数据，而求出显示出所述干涉条紋 的特征值时的特定光路长度，该三維形状测量装置根据所求出的所述特定 光路长度来测量所述被测量物的形状，所述拍摄机构拍摄时的所述规定的采样时序，是在所述光路成分的输 出中所含的干涉条紋中产生混叠现象的时序，该采样时序设为在频率区域 可分离成想要的实频率成分和因所述混叠现象产生的频率成分的时序，进 而，所述光路长度检测机构具备干涉条紋数据选择部，将由所述拍摄机^所述混叠现象产生的无用成分除外，而选择所述实频^成^产生的新的 干涉条紋数据；以及光路长度计算部，根据所述新的干涉条紋数据，求出 显示出所述干涉条紋的特征值的所述特定光路长度。前述的三维形状测量装置，其中所述干涉条紋数据选择部将从所述拍 摄机构输出的干涉条紋数据以基于所述采样时序的样品数据数来进行傅立 叶转换，从而进行所述频率区域的数据转换，并在该频率区域上将所述混 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三维形状测量装置，其具备：宽频带光源（１），输出具有多个频谱的宽频带光；光路形成部（５），使所述宽频带光分支而入射到具有参考镜的参考光路和配置有被测量物的测量光路，并使来自所述参考镜的反射光和来自被照射的所述被测量物的照射范围的照射位置的各反射光进行合波后输出；光路长度可变机构（８），使所述参考光路或者所述测量光路的任一个的光路长度发生变化；拍摄机构（１０），相对于由所述光路长度可变机构导致的所述光路长度的变化，在规定的采样时序对来自所述光路形成部的输出进行拍摄，从而获取含有干涉条纹的干涉条纹数据；以及光路长度检测机构（１４），根据从所述拍摄机构输出的所述干涉条纹数据，而求出显示出所述干涉条纹的特征值时的特定光路长度，该三维形状测量装置根据所求出的所述特定光路长度来测量所述被测量物的形状，该三维形状测量装置的特征在于： 所述拍摄机构拍摄时的所述规定的采样时序，是对所述光路成分的输出中所含的干涉条纹产生混叠现象的时序，该采样时序设为在频率区域可分离成想要的实频率成分和因所述混叠现象产生的频率成分的时序，进而， 所述光路长度检测机构具备：干涉条纹数据选择部（１４ａ），将由所述拍摄机构在所述规定的采样时序获取的干涉条纹数据转换成频率区域的数据，并将所述混叠现象产生的无用成分除外，而选择所述实频率成分产生的新的干涉条纹数据；以及光路长度计算部（１４ｃ），根据所述新的干涉条纹数据，求出显示出所述干涉条纹的特征值的所述特定光路长度。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：包罗劳斯基米哈鲁，
申请(专利权)人：安立株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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