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METHOD AND APPARATUS FOR SHAPE MEASUREMENT USING MONOCHROMATIC RECTANGULAR-WAVE GRATING

Patent code P03A000506
File No. U2001P047
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-315178
Publication number P2003-121124A
Patent number P3500430
Date of filing Oct 12, 2001
Date of publication of application Apr 23, 2003
Date of registration Dec 12, 2003
Inventor
  • (In Japanese)森本 吉春
  • (In Japanese)藤垣 元治
  • (In Japanese)米山 聡
  • (In Japanese)岩井 一能
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人和歌山大学
Title METHOD AND APPARATUS FOR SHAPE MEASUREMENT USING MONOCHROMATIC RECTANGULAR-WAVE GRATING
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape measuring method which eliminates a defect in a conventional method and in which the height distribution of an object is obtained in a noncontact manner.
SOLUTION: The shape measuring apparatus comprises a step wherein a monochromatic rectangular-wave grating obtained by compositing two different rectangular-wave components whose black-to-white ratios are different, and whose mutual pitch ratio is m:n by setting m and n as three or more mutually prime integers is projected on the object; a step in which the whole cycle of the grating is shifted by 1/(m×n) each so as to image m×n pieces of images; a step in which a phase distribution regarding the rectangular-wave components having a cycle of m/(m×n) is found on the basis of n pieces of images extracted in every m pieces from among the m×n pieces of images, and in which a phase distribution regarding the rectangular-wave components at the cycle of m/(m×n) is found on the basis of m pieces of images extracted in every n pieces; and a step in which a continued phase distribution corresponding to the height distribution of the object is obtained on the basis of both phase distributions regarding both rectangular-wave components.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


物体の形状を非接触で計測する方法としては、物体に投影された格子のゆがみを解析する方法がよく用いられている。物体に等ピッチの格子を投影し、投影方向とは異なった方向から撮影すると、前記物体の形状に応じてゆがんだ格子画像が得られる。既知であるモアレトポグラフィの手法を用いれば、このゆがんだ格子画像から簡単な画像処理によって前記物体の等高線画像を得ることができる。この等高線の位相値は前記物体の高さを表す値であるため、等高線の位相分布をリアルタイムで求めることにより、リアルタイム形状計測を実現することができる。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、計測装置、形状計測、監視装置の分野に関係し、特に、非接触で物体の等高線の位相分布を得る形状計測方法に関する。本発明はさらにこのような方法を行う形状計測装置にも関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
物体の高さ分布を得る形状測定方法において、
各々の白黒比が異なり、互いのピッチ比が、mとnを3以上の互いに素である整数として、m:nである2つの異なる矩形波成分を合成した単色矩形波格子を物体に投影するステップと、
この単色矩形波格子全体の周期の1/(m×n)ずつずらしてm×n枚の画像を撮影するステップと、
前記m×n枚の画像のうちm枚おきに抜き出したn枚の画像から周期がm/(m×n)の矩形波成分に関する位相分布を求め、n枚おきに抜き出したm枚の画像から周期がm/(m×n)の矩形波成分に関する位相分布を求めるステップと、
前記双方の矩形波成分に関する位相分布から前記物体の高さ分布に対応する連続化された位相分布を得るステップとを含むことを特徴とする形状測定方法。

【請求項2】
 
請求項1に記載の形状測定方法において、前記画像を、撮影時間中の光の強度の積分値を輝度として撮影した画像とし、各々の矩形波成分に関する位相分布を得るステップにおいて、積分型位相シフト法を用いることを特徴とする形状測定方法。

【請求項3】
 
物体の高さ分布を得る形状測定装置において、
各々の白黒比が異なり、互いのピッチ比が、mとnを3以上の互いに素である整数として、m:nである2つの異なる矩形波成分を合成した単色矩形波格子と、前記単色矩形波格子を物体に投影する投影手段と、
前記単色矩形波格子を移動する格子移動手段と、
前記物体を撮影する撮影手段とを具え、
前記格子移動手段を、前記撮影手段の撮影周期において、前記単色矩形波格子をこの単色矩形波格子全体の周期の1/(m×n)だけ移動するように構成し、
前記撮影手段が前記格子移動手段によって前記単色矩形波格子を移動しながら前記撮影手段によって連続してm×n枚の画像を撮影し、該装置が、
前記m×n枚の画像のうちm枚おきに抜き出したn枚の画像から周期がm/(m×n)の矩形波成分に関する位相分布を求め、n枚おきに抜き出したm枚の画像から周期がm/(m×n)の矩形波成分に関する位相分布を求める手段と、
前記双方の矩形波成分に関する位相分布から前記物体の高さ分布に対応する連続化された位相分布を得る手段とをさらに具えることを特徴とする形状測定装置。

【請求項4】
 
請求項3に記載の形状測定装置において、前記撮影手段が、撮影時間中の光の強度の積分値を輝度として撮影し、前記矩形波成分の位相分布を求める手段が、積分型位相シフト法を用いて位相分布を求めることを特徴とする形状測定装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001315178thum.jpg
State of application right Registered
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