JP2015001557A - 変位測定装置および変位測定方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源1とカップリングレンズ2を有する照明光学系3によるコヒーレント光を照射光として動的被検面Obを照明し、動的被検面による検出光を、撮像光学系5を介して撮像素子7に導光し、所定のフレームレートで動的被検面によるスペックルパターンを取得し、所定の時間間隔で取得したスペックルパターン相互の相互相関演算を行い、その演算結果に基づき、動的被検面の、移動距離および移動速度の少なくとも一方を測定する変位測定装置において、動的被検面Obのボイリング面BMと、動的被検面の撮像光学系5によるガウス面GMとの距離:Db、ガウス面と撮像素子の受光面7Aとの間隔:Dが、条件:(1)D/Db≒0を満足するように、照明光学系による動的被検面の照明態様と、動的被検面に対する撮像光学系と撮像素子の位置関係を設定したことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1) D/Db≒0
を満足するように、前記照明光学系による動的被検面の照明態様と、前記動的被検面に対する撮像光学系と撮像素子の位置関係を設定したことを特徴とする。
式(a)において、「D」は、動的被検面の表面の撮像光学系による像のガウス面(結像面)と撮像素子の受光面との距離である。
カップリングレンズ2と光源1とは「照明光学系3の要部」を構成する。即ち、照明光学系は光源1とカップリングレンズ2とを有する。
底板83としては「PCB基板」を好適に用いることができる。
演算部9や、光源駆動部10を、同一の底板83に実装し、ハウジング82、83と一体化することにより、変位測定装置の小型化が実現される。
従って、測定環境温度の変動も、照明光学系3、撮像光学系5、撮像素子7において同一ではない。
撮像光学系5と撮像素子7の位置関係が変動すると式(a)右辺の「D」が変動する。
測定環境温度の変動に伴う「検出長の誤差」を小さくするためには、誤差の発生要因が少ないのが好ましく、特性が複雑でないことが好ましい。
動的被検面Obで反射された光(検出光)は、撮像光学系5によりガウス面GMを結像面として結像する。これにより動的被検面Obによるスペックルパターンが結像される。
(b) V2/V1=−M
となる。
従って、検出長に影響する「光源1、カップリングレンズ2、撮像光学系5、撮像素子7」の4部分のうち、撮像光学系5に対する影響のみを考慮すればよい。
第1の方策は「撮像光学系5の焦点距離を長くする」ことである。
図1(b)において、撮像光学系5の焦点距離が長くなると、ボイリング面BMの位置は、次第に図の右方へ移動する。
上記焦点距離が十分に大きくなると、ボイリング面BMの位置は、ガウス面GMを超えて右方へ移動し、距離:Dbは「式(b)が満足される程度」に大きくなる。
図2に実施の形態を示す変位測定装置は、この場合の例である。
即ち、撮像光学系は、2群のレンズ51と52とにより構成され、照明光学系3から射出する照射光は平行光束である。
動的被検面Obで反射された光(検出光)は、撮像光学系によりガウス面GMを結像面として結像する。これにより動的被検面Obによるスペックルパターンが結像される。
このため、撮像光学系と照明光学系とで「測定環境温度の変動に対するレスポンス」がずれていても、照明光学系3における測定環境温度の変動の影響を受けない。
従って、撮像素子と撮像光学系との間隔の変動量を、撮像素子7の変動によらず、鏡筒60の伸縮によって制御できる。
即ち、第1群、第2群の各レンズ51,52の材質と、鏡筒60の線膨張係数を、条件(2)が満足されるように選定する。
即ち、第1群、第2群のレンズの位置と、鏡筒61、62の材質を条件(3)が満足されるように設定するのである。
第1群と第2群のレンズ(図2、図3に示すレンズ51と52)を、それぞれ「2枚の張り合わせレンズ構成」とし「各群の焦点距離の変化量を極小化」するようにした。
即ち、第1群を物体側から正レンズL1と負レンズL2の張り合わせレンズとし、第2群を物体側から負レンズL3と正レンズL4の張り合わせレンズとした。
レンズL3は、焦点距離:−9.471mm、硝材はHOYA製「PCD4」とし、レンズL4は、焦点距離:4.793mm、硝材はHOYA製「E−C8」とした。
このとき、設計基準温度:25℃において、第1群の焦点距離:f1は12.5mm、第2群の焦点距離:f2は10.0mmである。
撮像光学系に対する測定環境温度の最大変動量:ΔT=+65℃とした。
このとき、焦点距離:f1の変動量は−2×10−2(μm)、焦点距離:f2の変動量は−2×10−2(μm)に極小化できた。
L1×α1×65−L2×α2×65=―4×10−2(μm)
が満足されるように、鏡筒61、62の材質を選択すればよい。
このようにすれば、測定環境温度の変動に拘わらず、撮像光学系のテレセントリック性は保存され、結像倍率:Mの変化も最小になる。
また、スペックルパターンを取得するフレーム周波数を適切に選ぶことにより、微小時間の速度変動をとらえることも可能である。
寸法構成が異なるモデルについても上記の実施の形態と同様の方法で最適化を行えば、検出長の温度変動を小さくできる。
1 レーザ光源(LD)
2 カップリングレンズ
3 照明光学系
5 撮像光学系
7 撮像素子
81 ハウジング
82 ハウジング
9 演算部
10 光源駆動部
Claims (9)
- レーザ光源とカップリングレンズを有する照明光学系によるコヒーレント光を照射光として、動的被検面を所定の位置で照明し、前記動的被検面による検出光を、撮像光学系を介して撮像素子に導光し、所定のフレームレートで前記動的被検面によるスペックルパターンを取得し、所定の時間間隔で取得したスペックルパターン相互の相互相関演算を行い、その演算結果に基づき、前記動的被検面の、移動距離および移動速度の少なくとも一方を測定する変位測定装置において、
動的被検面のボイリング面と、前記動的被検面の前記撮像光学系によるガウス面との距離:Db、前記ガウス面と前記撮像素子の受光面との間隔:Dが、条件:
(1) D/Db≒0
を満足するように、前記照明光学系による動的被検面の照明態様と、前記動的被検面に対する撮像光学系と撮像素子の位置関係を設定したことを特徴とする変位測定装置。 - レーザ光源とカップリングレンズを有する照明光学系によるコヒーレント光を照射光として、動的被検面を所定の位置で照明し、前記動的被検面による検出光を、撮像光学系を介して撮像素子に導光し、所定のフレームレートで前記動的被検面によるスペックルパターンを取得し、所定の時間間隔で取得したスペックルパターン相互の相互相関演算を行い、その演算結果に基づき、前記動的被検面の、移動距離および移動速度の少なくとも一方を測定する変位測定装置において、
照明光学系は、レーザ光源からのコヒーレントな光をカップリングレンズにより平行光束化するものであり、
撮像光学系が、動的被検面側から順に、正のパワーの第1群、開口絞り、正のパワーの第2群によって構成され、前記開口絞りは、前記第1群の像側焦点面で、且つ、第2群の物体側焦点面である位置に設けられたものであり、
撮像素子の受光面が、前記動的被検面の撮像光学系によるガウス面に合致させられていることを特徴とする変位測定装置。 - 請求項2記載の変位測定装置において、
撮像光学系の第1群と第2群の焦点距離の、測定環境温度の変動による変動量を極小化したことを特徴とする変位測定装置。 - 請求項2または3記載の変位測定装置において、
撮像光学系の第1群と第2群との群間隔の、測定環境温度の変動による変動量を極小化したことを特徴とする変位測定装置。 - 請求項3記載の変位測定装置において、
撮像光学系の第1群及び第2群は共にレンズで、共通の鏡筒に配設され、前記第1群の焦点距離:f1、前記第2群の焦点距離:f2、前記鏡筒の長さ:Lの、測定環境温度の変化に伴う変化量:Δf1、Δf2、ΔLが、測定環境温度の変動領域内において、実質的に、条件:
(2) ΔL=Δf1+Δf2
を満足するように、前記第1群、第2群の各レンズの材質と、前記鏡筒の線膨張係数を選定したことを特徴とする変位測定装置。 - 請求項4または5記載の変位測定装置において、
撮像光学系における第1群、第2群は共にレンズで、前記第1群は第1の鏡筒に保持され、前記第2群は第2の鏡筒に保持され、
前記第1および第2の鏡筒の撮像素子側は、該撮像素子の受光面の近傍で固定され、
前記受光面から前記第1群に到る距離:L1、前記受光面から第2群に到る距離:L2、前記第1の鏡筒の線膨張係数:α1、前記第2の鏡筒の線膨張係数:α2が、条件:
(3) L1×α1=L2×α2
を満足するように、前記第1群、第2群のレンズの位置および、前記第1、第2の鏡筒の線膨張係数を設定したことを特徴とする変位測定装置。 - レーザ光源とカップリングレンズを有する照明光学系によるコヒーレント光を照射光として、動的被検面を所定の位置で照明し、前記動的被検面による反射光を、撮像光学系を介して撮像素子に導光し、所定のフレームレートで前記動的被検面によるスペックルパターンを取得し、所定の時間間隔で取得したスペックルパターン相互の相互相関演算を行い、その演算結果に基づき、前記動的被検面の、移動距離および移動速度の少なくとも一方を測定する変位測定方法において、
請求項1〜6の任意の1に記載の変位測定装置により行うことを特徴とする変位測定方法。 - 定方向へ定速で移動する移動体の表面に画像を形成する画像形成装置において、
移動体の表面を動的被検面として、その変位を測定する変位測定装置を有し、
該変位測定装置として、請求項1〜6の任意の1に記載の変位測定装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8記載の画像形成装置において、
電子写真プロセスを用いて、光導電性の感光体に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画像を被転写体に転写することを特徴とする画像形成装置。
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US10534298B2 (en) | 2016-07-15 | 2020-01-14 | Konica Minolta, Inc. | Displacement sensor and image forming device having the same |
WO2020116052A1 (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | Ckd株式会社 | 投影装置及び三次元計測装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01287725A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 位置指定装置 |
JPH09127433A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Olympus Optical Co Ltd | 工業用内視鏡 |
JPH11118475A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-04-30 | Hewlett Packard Co <Hp> | ロボットグリップの制御またはコントラストをベースとした誘導の起動のための方法及び装置 |
US20060012798A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Jones Benjamin K | System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor |
JP2006211251A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Ricoh Co Ltd | 画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置 |
JP2008500664A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | シリコン・ライト・マシーンズ・コーポレイション | テレセントリック撮像を用いた光学位置決めデバイス |
JP2012027085A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sony Corp | 光学ユニットおよび撮像装置 |
JP2013088336A (ja) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Ricoh Co Ltd | 速度検出装置、移動部材搬送ユニット、及び、画像形成装置 |
-
2013
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01287725A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 位置指定装置 |
JPH09127433A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Olympus Optical Co Ltd | 工業用内視鏡 |
JPH11118475A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-04-30 | Hewlett Packard Co <Hp> | ロボットグリップの制御またはコントラストをベースとした誘導の起動のための方法及び装置 |
JP2008500664A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | シリコン・ライト・マシーンズ・コーポレイション | テレセントリック撮像を用いた光学位置決めデバイス |
US20060012798A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Jones Benjamin K | System and method for improving accuracy in a speckle-based image correlation displacement sensor |
JP2006211251A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Ricoh Co Ltd | 画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置 |
JP2012027085A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sony Corp | 光学ユニットおよび撮像装置 |
JP2013088336A (ja) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Ricoh Co Ltd | 速度検出装置、移動部材搬送ユニット、及び、画像形成装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10534298B2 (en) | 2016-07-15 | 2020-01-14 | Konica Minolta, Inc. | Displacement sensor and image forming device having the same |
WO2020116052A1 (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | Ckd株式会社 | 投影装置及び三次元計測装置 |
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