[发明专利]三维形状测量装置和测量方法

说明书

一种根据本发明的实施方式的三维形状测量装置包括：测量平面，在其上稳定地放置有测量目标；光源，其用于将光照射在测量目标上；透镜，从光源照射的光通过其而被投影；图像获取装置，其用于拍摄从测量目标的表面反射的图像，其中，透镜和图像获取装置被布置成使得焦区与光在上面形成形状的表面重合，在该焦区上由透镜和图像获取装置形成图像。

技术领域

本发明涉及一种用于测量三维形状的装置，更具体地，涉及一种用于在测量考察目标时提高精度的三维形状测量装置。

背景技术

通常，测量三维形状的方法被分类为接触类型以及使用光的非接触类型，在接触类型中，通过以与对测量目标的三维形状进行测量的装置接触的方式一个点一个点地测量测量目标，来测量测量目标的整体形状。

同时，非接触式测量方法通常分为光学干涉测量法和光学三角测量法。

光学干涉测量法包括光学相位干涉测量法，其经常用于利用单色光(例如激光)来测量半导体图案的表面形状或精细模具，以及包括光学扫描干涉测量法，其中短相干性与白光一起使用。光学干涉测量法在纳米(nm)级使精确测量成为可能。然而，难以快速测量大面积，并且需要昂贵的精确阶段。

根据光学三角测量法，确定的某些光被以任何确定的角度投射到测量表面，并且提取根据表面形状以另一角度改变的光的亮度，以解析表面的形状信息。在光学三角测量法中，根据投影方法使用激光指示器、激光狭缝光束或莫尔图案，并且与接触测量方法相比，测量时间显著减少。

根据使用莫尔图案的方法，通过使用投影光学系统将直的玻璃格栅(straightglass lattice)投射至测量目标，在该直的玻璃格栅的一个表面上以规则间隔用铬刻出直线。而且，直的玻璃格栅转移装置被用于转移在测量目标上以规则间隔形成的直线。

在利用测量装置测量三维形状的情况下，当光源和透镜被一般性地布置并且通过仅汇集由图像获取装置捕获的图像来估计三维形状时，三维形状是失真的，并且与实际形状不同。

发明内容

【技术问题】

本发明旨在提供一种三维形状测量装置和方法，其用于通过形成垂直于测量平面的焦区来精确和精细地测量三维形状。

【技术方案】

本发明的一个方面提供了一种用于测量三维形状的装置。该装置包括：测量平面，其上安装有测量目标；光源，其被配置成照射测量目标；透镜，其被配置成透射从光源发射的光；以及图像获取装置，其被配置成捕获从测量目标的表面反射的图像。透镜和图像获取装置被布置成使得由透镜和图像获取装置形成的焦区可以与光在上面形成形状的平面重合。

该装置可以进一步包括驱动装置，该驱动装置被配置成在一个方向上移动安装有测量目标的测量平面。

本发明的另一方面提供了一种利用装置测量三维形状的方法，该装置包括：测量平面，其上安装有测量目标；光源，其被配置成照射测量目标；透镜，其被配置成透射从光源发射的光；以及图像获取装置，其被配置成捕获从测量目标的表面反射的图像。该方法包括使由透镜和图像获取装置形成的焦区与光在上面形成形状的平面重合，以及对测量目标进行测量。

【有益效果】

根据本发明，可以精确且精细地测量三维形状。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的用于测量三维形状的装置的透视图。

图2是根据本发明另一实施方式的用于测量三维形状的装置的透视图。

图3是利用图1中示出的三维形状测量装置测量三维形状的方法的流程图。

具体实施方式