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公開番号2025025740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130828
出願日2023-08-10
発明の名称測定装置、測定方法、およびプログラム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01B 11/25 20060101AFI20250214BHJP(測定;試験)
要約【課題】広い測定範囲において高精度な距離測定が可能な測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置(10)は、測定物に対して所定の光強度分布の測定光を射出する光源部(1)と、測定物によって拡散または反射された測定光を結像する撮像部(2)と、撮像部からの出力データを用いて演算を行う演算部(3)とを有し、撮像部は、測定光により得られた光強度分布を測定する光検出部(14)を有し、演算部は、測定物までの光の飛行時間および測定光により得られた光強度分布に基づいて、測定物までの距離を演算する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
測定物に対して所定の光強度分布の測定光を射出する光源部と、
前記測定物によって拡散または反射された前記測定光を結像する撮像部と、
前記撮像部からの出力データを用いて演算を行う演算部とを有し、
前記撮像部は、前記測定光により得られた光強度分布を測定する光検出部を有し、
前記演算部は、前記測定物までの光の飛行時間および前記測定光により得られた光強度分布に基づいて、前記測定物までの距離を演算することを特徴とする測定装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記光検出部は、２次元平面に配置された複数のアバランシェダイオードを有することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記所定の光強度分布は、所定の周期で所定の方向に沿って光強度が変化する光強度パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記飛行時間から算出された前記測定物までの前記距離の測定精度の最小値をδ、前記測定物までの前記距離における光強度パターンの１周期の前記所定の方向の距離をΔｘ、前記光源部の光軸と前記撮像部の光軸とのなす角度をθ（°）とするとき、
１．０≦Δｘ／δｔａｎθ≦２０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記光源部は、
画像表示素子と光源とを有し、
前記光源からの光を前記画像表示素子に照明し、前記画像表示素子で変調された光を射出することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項６】
前記光源部は、前記所定の光強度分布の光として、位相が異なる複数の光強度パターンの光を射出することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項７】
前記光源部は、ピーク波長が互いに異なる第１光源と第２光源とを有し、
前記所定の光強度分布の光として、前記第１光源は第１光強度パターンを投影し、前記第２光源は前記第１光強度パターンとは位相が異なる第２光強度パターンを射出することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記演算部は、位相シフト法により前記測定物までの前記距離を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項９】
前記光源部は、前記所定の光強度分布の前記光として、３種類以上の周期パターンを射出し、
前記演算部は、前記周期パターンの投影により取得された位相差と、前記光源部の光軸と前記撮像部の光軸とのなす角度とを用いて、前記測定物までの前記距離を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項１０】
測定物に対して所定の光強度分布の測定光を射出する射出ステップと、
前記測定物によって拡散または反射された前記測定光を撮像部に結像させる結像ステップと、
前記撮像部からの出力データを用いて演算を行う演算ステップとを有し、
前記結像ステップにおいて、前記測定光により得られた光強度分布を測定し、
前記演算ステップにおいて、前記測定物までの光の飛行時間および前記測定光により得られた光強度分布に基づいて、前記測定物までの距離を演算することを特徴とする測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光の飛行時間から距離を測定するＴоＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）方式の距離測定方法が開示されている。特許文献２には、測定物に縞パターンを投影して、縞パターンの位相差から測定物の形状を測定する測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－９６９０５号公報
特開２０１９－９０７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているＴоＦ方式の距離測定方法では、光の飛行時間を測定するため、測定物までの絶対距離を測定することができるが、距離の測定精度は数ｍｍ程度であり、高精度での距離測定が難しい。一方、特許文献２に開示されている縞パターン投影による測定方法では、相対距離の測定精度は数μｍ～サブｍｍ程度であるが、測定物までの絶対距離を測定できず、広い範囲での距離測定が難しい。
【０００５】
そこで本発明は、広い測定範囲において高精度な距離測定が可能な測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての測定装置は、測定物に対して所定の光強度分布の測定光を射出する光源部と、前記測定物によって拡散または反射された前記測定光を結像する撮像部と、前記撮像部からの出力データを用いて演算を行う演算部とを有し、前記撮像部は、前記測定光により得られた光強度分布を測定する光検出部を有し、前記演算部は、前記測定物までの光の飛行時間および前記測定光により得られた光強度分布に基づいて、前記測定物までの距離を演算する。
【０００７】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広い測定範囲において高精度な距離測定が可能な測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１における測定装置の構成図である。
実施例１における光源ユニットの構成図である。
実施例１における光強度パターンの一例である。
位相シフト法による距離測定の原理の説明図である。
実施例１における距離測定の第１処理手順を示すフローチャートである。
実施例１における距離測定の第２処理手順を示すフローチャートである。
実施例２における光源部の構成図である。
実施例３における撮像部の構成図である。
実施例４における光源部の構成図である。
実施例５における光源部の構成図である。
実施例５における光検出部の構成図である。
実施例６における光強度パターンの一例である。
実施例７における測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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