形状测量装置、形状测量方法、和形状测量程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供了能够在以高精度测量测量对象的形状的同时清晰地观察测量对象的表面状态的一种形状测量装置、一种形状测量方法、和一种形状测量程序。由光投射单元照射的光被测量对象反射并且被光接收单元接收。通过三角测距法生成测量对象的立体形状数据。由光投射单元照射的光被测量对象反射并且被光接收单元接收。在改变光接收单元的焦点位置的同时，通过合成测量对象的多个部分的纹理图像数据来生成测量对象的全焦点纹理图像数据。合成立体形状数据和全焦点纹理图像数据，以生成合成数据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了能够在以高精度测量测量对象的形状的同时清晰地观察测量对象的表面状态的一种形状测量装置、一种形状测量方法、和一种形状测量程序。由光投射单元照射的光被测量对象反射并且被光接收单元接收。通过三角测距法生成测量对象的立体形状数据。由光投射单元照射的光被测量对象反射并且被光接收单元接收。在改变光接收单元的焦点位置的同时，通过合成测量对象的多个部分的纹理图像数据来生成测量对象的全焦点纹理图像数据。合成立体形状数据和全焦点纹理图像数据，以生成合成数据。【专利说明】形状测量装置、形状测量方法、和形状测量程序
本专利技术涉及形状测量装置、形状测量方法、和形状测量程序。
技术介绍
在三角测距法的形状测量装置中，测量对象的表面被光线照射，反射光被包括一维或二维排列的像素的光接收元件接收。根据由光接收元件得到的光接收量分布的峰值位置可以对测量对象的表面的高度进行测量。由此可以测量测量对象的形状。在“Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects andScenes”，Toni F.Schenk, SPIE会议论文集，卷2572，1-9页，1995年，提出了结合编码光和相移方法的三角测距法的形状测量。在“Videometrics and Optical Methods for3D ShapeMeasurement”，Sabry F.El-Hakim 和 Armin Gruen, SPIE 会议论文集，卷 4309，219-231 页，2001年，提出了结合编码光和条纹型的光的三角测距法的形状测量。在所述方法中，可以提高测量对象的形状测量中的精度。在“Remote Sensing and Reconstruction for Three-Dimensional Objects andScenes”, Toni F.Schenk, SPIE会议论文集，卷 2572,1-9 页，1995 年，和“Videometrics andOptical Methods for3D Shape Measurement，，，Sabry F.El-Hakim 和 Armin Gruen, SPIE会议论文集，卷4309，219-231页，2001年中描述的形状测量中，可以以高精度地测量测量对象的形状。但是，不能清晰地观察到这样的表面状态，该表面状态不具有在测量对象的表面上提供的诸如图案、色彩等的形状。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供形状测量装置、形状测量方法、和形状测量程序，其均能够在以高精度测量测量对象的形状的同时，清晰地观察测量对象的表面状态。(I)根据本专利技术的一个实施例的形状测量装置包括:载物台，其上安装测量对象；光投射单元，其被构造为利用用于形状测量的第一光从斜上方照射安装在载物台上的测量对象，并且利用用于表面状态成像的第二光从正上方或者从斜上方照射安装在载物台上的测量对象；光接收单元，其被布置在载物台的上方，并且被构造为接收被安装在载物台上的测量对象反射的第一光和第二光，并输出表示光接收量的光接收信号；第一数据生成单元，其被构造为基于光接收单元输出的与第一光对应的光接收信号，通过三角测距法来生成表示测量对象的立体形状的第一立体形状数据；相对距离改变单元，其通过在光接收单元的光轴方向上改变光接收单元和载物台之间的相对距离，来改变光接收单元的焦点位置；第二数据生成单元，其在通过相对距离改变单元改变焦点位置的同时，基于光接收单元输出的与第二光对应的多个光接收信号来生成多条数据，并且通过从生成的所述多条数据中提取在聚焦于测量对象的多个部分中的每一个部分时得到的多个数据部分并进行合成，来生成表示测量对象的表面状态的状态数据；合成单元，其通过合成由第一数据生成单元生成的第一立体形状数据以及由第二数据生成单元生成的状态数据，来生成表示合成了测量对象的立体形状和表面状态的图像的合成数据；以及显示部，其基于合成单元生成的合成数据来显示合成了测量对象的立体形状和表面状态的图像。在所述形状测量装置中，光投射单元利用用于形状测量的第一光从斜上方照射安装在载物台上的测量对象。位于载物台上方位置处的光接收单元接收被安装在载物台上的测量对象反射的第一光，并且输出表示光接收量的光接收信号。基于与第一光对应的输出光接收信号通过三角测距法来生成表示测量对象的立体形状的第一立体形状数据。通过在光接收单元的光轴方向上改变光接收单元和载物台之间的相对位置来改变光接收单元的焦点位置。光投射单元利用用于表面状态成像的第二光从上方或者从斜上方照射安装在载物台上的测量对象。载物台上方位置处的光接收单元接收被安装在载物台上的测量对象反射的第二光，并且输出表示光接收量的光接收信号。在改变焦点位置的同时基于与第二光对应的多个输出光接收信号来生成多条数据。从生成的多条数据中提取在聚焦于测量对象的多个部分中的每一个部分时得到的多个数据部分，并且将该多个数据部分进行合成以生成表示测量对象的表面状态的状态数据。合成所生成的第一立体形状数据和所生成的状态数据，以生成表示合成了测量对象的立体形状和表面状态的图像的合成数据。基于所生成的合成数据在显示部上显示表示合成了测量对象的立体形状和表面状态的图像。在该情况下，第一立体形状数据表示通过三角测距法以高精度测量到的测量对象的立体形状。当测量对象的每个部分位于光接收单元的景深范围内时，通过合成表示测量对象的表面状态的数据来生成状态数据。状态数据由此清晰地表示测量对象的整个表面的表面状态。合成的状态表示以高精度测量到的测量对象的立体形状，并且清晰地表示测量对象的表面状态。因此，通过基于合成数据在显示部上显示合成图像，可以在以高精度测量测量对象的形状的同时清晰地观察测量对象的表面状态。(2)光发射可以单元包括:第一光投射单元，其被构造为利用第一光来照射测量对象；以及第二光投射单元，其被构造为利用第二光来照射测量对象；第一光投射单元可以包括用于发出光的测量光源、以及图案生成部分，该图案生成部分通过将从测量光源发出的光转换为具有用于形状测量的图案的光来生成第一光，第一光投射单元被布置为沿相对于光接收单元的光轴倾斜第一角度的方向发出第一光，第一角度大于0度且小于90度，以及第二光投射单元可以被布置为以平行于光接收单元的光轴的方向或者沿相对于光接收单元的光轴倾斜第二角度的方向发出具有均匀光量分布的第二光，第二角度小于第一角度。在该情况下，通过从第一光投射单元发出的第一光，通过三角测距法可以容易地生成第一立体形状数据。第二光投射单元以平行于光接收单元的光轴的方向或者沿相对于光接收单元的光轴倾斜小于第一角度的第二角度的方向发出第二光，由此在抑制由于测量对象的不规则导致形成阴影的同时，利用第二光来照射测量对象。因此，可以生成更加清晰地表示测量对象的表面状态的状态数据。由此可以更加清晰地观察测量对象的表面状态。(3)光投射单元可以包括:用于发射光的测量光源；以及图案生成部分，其被构造为通过将从测量光源发出的光转换为具有用于形状测量的图案的光来生成第一光，并且被构造为通过将从测量光源发出的光转换为具有均匀光量分布的光来生成第二光。在该情况下，一个共用的光投射单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状测量装置，包括：载物台，其上安装测量对象；光投射单元，其被构造为利用用于形状测量的第一光从斜上方照射安装在所述载物台上的所述测量对象，并且利用用于表面状态成像的第二光从上方或者从斜上方照射安装在所述载物台上的所述测量对象；光接收单元，其被布置在所述载物台的上方，并且被构造为接收被安装在所述载物台上的所述测量对象反射的所述第一光和所述第二光，并输出表示光接收量的光接收信号；第一数据生成单元，其被构造为基于所述光接收单元输出的与所述第一光对应的光接收信号，通过三角测距法来生成表示所述测量对象的立体形状的第一立体形状数据；相对距离改变单元，其通过在所述光接收单元的光轴方向上改变所述光接收单元和所述载物台之间的相对距离，来改变所述光接收单元的焦点位置；第二数据生成单元，其在通过所述相对距离改变单元改变所述焦点位置的同时，基于所述光接收单元输出的与所述第二光对应的多个光接收信号来生成多条数据，并且通过从生成的所述多条数据中提取在聚焦于所述测量对象的多个部分中的每一个部分时得到的多个数据部分并进行合成，来生成表示所述测量对象的表面状态的状态数据；合成单元，其通过合成由所述第一数据生成单元生成的所述第一立体形状数据以及由所述第二数据生成单元生成的所述状态数据，来生成表示合成了所述测量对象的立体形状和表面状态的图像的合成数据；以及显示部，其基于所述合成单元生成的所述合成数据来显示合成了所述测量对象的立体形状和表面状态的图像。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中务贵司，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：发明
国别省市：日本;JP