JP2828797B2 - 微小凹面の深さ測定方法 - Google Patents
微小凹面の深さ測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の３次元形状を非
接触で認識する形状認識方法の内、特に液体表面の形状
を認識する微小凹面の深さ測定方法に関する。
接触で認識する形状認識方法の内、特に液体表面の形状
を認識する微小凹面の深さ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体の３次元形状を非接触で認識するた
めに、従来より多くの提案がなされており、そのうちい
くつかの技術については具現化され実用に供されてい
る。そのうちで最も簡単に非接触で物体までの距離を測
定するためのセンサとしては、所謂三角測量の原理を応
用したスポット光型の距離センサがある。この距離セン
サの簡単な原理図を図１８に示す。
めに、従来より多くの提案がなされており、そのうちい
くつかの技術については具現化され実用に供されてい
る。そのうちで最も簡単に非接触で物体までの距離を測
定するためのセンサとしては、所謂三角測量の原理を応
用したスポット光型の距離センサがある。この距離セン
サの簡単な原理図を図１８に示す。
【０００３】この距離センサは例えば半導体レーザ等を
用いた光源部１から発生された光を例えばレンズ等を用
いた投光光学系２でスポット光に集光し、測定対象物６
表面に結像されたスポット光の像３を受光光学系４で受
光素子上に再結像させる。この再結像される受光素子と
してはスポット光の結像位置を電気信号に変換する例え
ばＰＳＤのような光電変換素子５を用いる。
用いた光源部１から発生された光を例えばレンズ等を用
いた投光光学系２でスポット光に集光し、測定対象物６
表面に結像されたスポット光の像３を受光光学系４で受
光素子上に再結像させる。この再結像される受光素子と
してはスポット光の結像位置を電気信号に変換する例え
ばＰＳＤのような光電変換素子５を用いる。
【０００４】この原理によれば、距離センサから測定対
象物６までの距離Ｌが変化すると受光素子上に結像され
るスポット光の結像位置がそれに対応して変化する。こ
の結像位置の変化により距離センサから測定対象物６ま
での距離を求める事になる。このような三角測量の原理
を応用した距離センサの内、５の光電変換素子としてＰ
ＳＤを用いたものはその応答速度が速いことを特徴と
し、またセンサ部が小型化でき、その上信号処理が容易
であるという利点を有する。
象物６までの距離Ｌが変化すると受光素子上に結像され
るスポット光の結像位置がそれに対応して変化する。こ
の結像位置の変化により距離センサから測定対象物６ま
での距離を求める事になる。このような三角測量の原理
を応用した距離センサの内、５の光電変換素子としてＰ
ＳＤを用いたものはその応答速度が速いことを特徴と
し、またセンサ部が小型化でき、その上信号処理が容易
であるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが光電変換素子
５としてＰＳＤを用いた場合、測定対象物６の表面に何
らかの原因、例えば２次反射等により発生した光がこの
光電変換素子５に入り込むと、測定用のスポット光とこ
のノイズ光を識別することが不可能であるため、誤測定
を引き起こすという問題があった。
５としてＰＳＤを用いた場合、測定対象物６の表面に何
らかの原因、例えば２次反射等により発生した光がこの
光電変換素子５に入り込むと、測定用のスポット光とこ
のノイズ光を識別することが不可能であるため、誤測定
を引き起こすという問題があった。
【０００６】この問題点を、表面が鏡面である粘性の高
い液体を塗布した際にその塗布量を検出するために微小
な凹面である液面の深さを測定する場合について考察し
てみる。先ず図１９は測定対象物６が平面である場合に
おける投光された光の反射モデルと、受光光学系への反
射光量の例である。このように測定対象物６が平面であ
れば、スポット光以外のノイズ光はほかに別の外部光源
を考えない限り存在せず、従って測定対象物までの距離
測定も正確に行われる。図中Ｘは投光軸、Ｙは受光軸、
Ｚは表面の反射パターンを示す。
い液体を塗布した際にその塗布量を検出するために微小
な凹面である液面の深さを測定する場合について考察し
てみる。先ず図１９は測定対象物６が平面である場合に
おける投光された光の反射モデルと、受光光学系への反
射光量の例である。このように測定対象物６が平面であ
れば、スポット光以外のノイズ光はほかに別の外部光源
を考えない限り存在せず、従って測定対象物までの距離
測定も正確に行われる。図中Ｘは投光軸、Ｙは受光軸、
Ｚは表面の反射パターンを示す。
【０００７】ところが前述したような微小な凹面である
液面を考えた場合には、その対象特有の問題が発生す
る。この微小な凹面である液面を考えた場合の光学モデ
ルを図２０（図２１はその拡大図）に示す。この測定対
象物６である液体の表面は微小な凹面を形成しており、
かつ液体表面は正反射にちかい反射特性をもっている。
この場合投光光学系から投光されたスポット光Ｘａ以外
に、同じ投光光学系から出された光の内スポット光とし
て集光されなかった成分Ｘｂ（以後、迷光成分と呼ぶ）
が、強度的には小さいが、対象凹面６ａの全域にわたっ
て存在する。しかるにこの対象凹面が測定センサの投受
光角となす角度によっては、対象凹面６ａの表面の傾き
が、投光光学系から出された光を受光光学系へ正反射す
る場合がある。Ｙｂが上記迷光成分Ｘｂに対応する正反
射成分の受光成分を示す。
液面を考えた場合には、その対象特有の問題が発生す
る。この微小な凹面である液面を考えた場合の光学モデ
ルを図２０（図２１はその拡大図）に示す。この測定対
象物６である液体の表面は微小な凹面を形成しており、
かつ液体表面は正反射にちかい反射特性をもっている。
この場合投光光学系から投光されたスポット光Ｘａ以外
に、同じ投光光学系から出された光の内スポット光とし
て集光されなかった成分Ｘｂ（以後、迷光成分と呼ぶ）
が、強度的には小さいが、対象凹面６ａの全域にわたっ
て存在する。しかるにこの対象凹面が測定センサの投受
光角となす角度によっては、対象凹面６ａの表面の傾き
が、投光光学系から出された光を受光光学系へ正反射す
る場合がある。Ｙｂが上記迷光成分Ｘｂに対応する正反
射成分の受光成分を示す。
【０００８】これを受光光学系から見ると、受光光学系
にはスポット光Ｘａの対象表面での拡散反射成分Ｙｃ
と、前述の受光光学系に対して正反射をする傾きを有す
る表面により、迷光成分Ｘｂが正反射された成分Ｙｂと
が観測されることになる。 このように投光スポットＸ
ａ以外のノイズ光が、その対象の形状特徴に起因して定
常的に発生し、これにより測定対象物６の表面までの距
離測定が妨げられる。
にはスポット光Ｘａの対象表面での拡散反射成分Ｙｃ
と、前述の受光光学系に対して正反射をする傾きを有す
る表面により、迷光成分Ｘｂが正反射された成分Ｙｂと
が観測されることになる。 このように投光スポットＸ
ａ以外のノイズ光が、その対象の形状特徴に起因して定
常的に発生し、これにより測定対象物６の表面までの距
離測定が妨げられる。
【０００９】これを避けるためには、特開平１−３２０
４１５号に示されるように光電変換素子５としてたとえ
ばＣＣＤ素子を用いて再結像する複数のスポット光像か
ら例えばその強度差等を比較することにより真のスポッ
ト光とノイズ光を分離して真のスポット光を認識し、そ
れにより測定対象物までの正確な距離を求める方法もあ
る。
４１５号に示されるように光電変換素子５としてたとえ
ばＣＣＤ素子を用いて再結像する複数のスポット光像か
ら例えばその強度差等を比較することにより真のスポッ
ト光とノイズ光を分離して真のスポット光を認識し、そ
れにより測定対象物までの正確な距離を求める方法もあ
る。
【００１０】但しこのような方法を用いると、前述した
ようなＰＳＤを用いたことによる利点が無くなってしま
うことは言うまでもない。本発明はこのような問題点に
鑑みて為されたもので、その目的とするところは、スポ
ット光型の測定器を用いて測定対象物までの距離を測定
する際に、形状特徴により発生するノイズ光を避けて、
測定対象物までの距離を正確に測定することができる微
小凹面の深さ測定方法を提供するにある。
ようなＰＳＤを用いたことによる利点が無くなってしま
うことは言うまでもない。本発明はこのような問題点に
鑑みて為されたもので、その目的とするところは、スポ
ット光型の測定器を用いて測定対象物までの距離を測定
する際に、形状特徴により発生するノイズ光を避けて、
測定対象物までの距離を正確に測定することができる微
小凹面の深さ測定方法を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する為
に、本発明は、表面が鏡面である粘性の高い液体を塗布
した際にその塗布量を検出するために微小な凹面である
液面の深さを測定する測定方法で、対象の凹面部分にス
ポット光を当てて三角測量の原理を用いて測定対象物ま
での距離を測定する測定器を用いて測定を行う際、測定
器の投光軸と受光軸が成す角度により決まる一定の角度
を有する正反射面が、対象凹面の測定点以外でかつ受光
光学系の視野内に存在する時、測定器の投光軸と受光軸
の成す角度を一定に保ったまま、測定器の光学系が対象
凹面と成す角度に所定の角度を与え、上記対象凹面内に
存在する正反射面が受光光学系の視野内に存在しないよ
うにして、対象凹面の深さ測定を行う。
に、本発明は、表面が鏡面である粘性の高い液体を塗布
した際にその塗布量を検出するために微小な凹面である
液面の深さを測定する測定方法で、対象の凹面部分にス
ポット光を当てて三角測量の原理を用いて測定対象物ま
での距離を測定する測定器を用いて測定を行う際、測定
器の投光軸と受光軸が成す角度により決まる一定の角度
を有する正反射面が、対象凹面の測定点以外でかつ受光
光学系の視野内に存在する時、測定器の投光軸と受光軸
の成す角度を一定に保ったまま、測定器の光学系が対象
凹面と成す角度に所定の角度を与え、上記対象凹面内に
存在する正反射面が受光光学系の視野内に存在しないよ
うにして、対象凹面の深さ測定を行う。
【００１２】前記測定器の光学系が対象凹面と成す角度
が少しずつ異なるように測定器の傾きを変化させなが
ら、対象凹面の深さを測定し、前記受光光学系の視野内
に存在する正反射面による誤測定が発生した場合、上記
複数の測定値の内、最も深い測定値を示すものを真値と
して用いても良い。また前記測定器の受光光学系に当た
る位置にＴＶカメラを配し、投光光学系から投光された
スポット光の像をモニタＴＶに表示し、上記測定器の光
学系の角度をわずかずつ変化させながら上記スポット光
の像と正反射光の像の位置関係を調べることにより対象
凹面の液面の角度分布を明確にして、測定器の光学系の
角度を対象凹面の形状に対して最適な角度に設定しても
良い。
が少しずつ異なるように測定器の傾きを変化させなが
ら、対象凹面の深さを測定し、前記受光光学系の視野内
に存在する正反射面による誤測定が発生した場合、上記
複数の測定値の内、最も深い測定値を示すものを真値と
して用いても良い。また前記測定器の受光光学系に当た
る位置にＴＶカメラを配し、投光光学系から投光された
スポット光の像をモニタＴＶに表示し、上記測定器の光
学系の角度をわずかずつ変化させながら上記スポット光
の像と正反射光の像の位置関係を調べることにより対象
凹面の液面の角度分布を明確にして、測定器の光学系の
角度を対象凹面の形状に対して最適な角度に設定しても
良い。
【００１３】更に前記対象凹面の直径方向に、前記測定
器を走査させて、対象凹面の横断面方向に対応した測定
器の出力値を記憶し、この走査を、測定器の光学系が対
象凹面と成す角度を僅かに変化させて繰り返し、得られ
た複数の対象凹面の横断面方向の出力値変化を比較する
ことで、測定器の光学系の角度を対象凹面の形状に対し
て最適な角度に設定してもよい。
器を走査させて、対象凹面の横断面方向に対応した測定
器の出力値を記憶し、この走査を、測定器の光学系が対
象凹面と成す角度を僅かに変化させて繰り返し、得られ
た複数の対象凹面の横断面方向の出力値変化を比較する
ことで、測定器の光学系の角度を対象凹面の形状に対し
て最適な角度に設定してもよい。
【００１４】
【作用】上述したように、ノイズ光の原因は、測定器の
光学系と対象凹面のなす角度によるものであるが、本発
明は測定器の投光軸Ｘと受光軸Ｙのなす角度θを図１に
示すように一定に保ったまま、測定器の光学系全体を一
定方向にある角度θａだけ傾けることにより、反射パタ
ーンＺが傾いて測定対象物６の凹面６ａ内に前述のよう
な測定器の受光光学系に対しては正反射の傾きとなる面
が存在しなくなり、結果として測定器の受光素子には測
定スポット光の像だけが入ることとなり、測定対象物６
の表面までの距離を正確に測定することが可能となる。
光学系と対象凹面のなす角度によるものであるが、本発
明は測定器の投光軸Ｘと受光軸Ｙのなす角度θを図１に
示すように一定に保ったまま、測定器の光学系全体を一
定方向にある角度θａだけ傾けることにより、反射パタ
ーンＺが傾いて測定対象物６の凹面６ａ内に前述のよう
な測定器の受光光学系に対しては正反射の傾きとなる面
が存在しなくなり、結果として測定器の受光素子には測
定スポット光の像だけが入ることとなり、測定対象物６
の表面までの距離を正確に測定することが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）実施例に用いる測定器は、図１８に示した
距離センサを使用するもので、特に図示しない。
距離センサを使用するもので、特に図示しない。
【００１６】図２（ａ）、（ｂ）で示すのは、距離セン
サの光学系を傾けなかった場合のモデル図である。セン
サの投光軸Ｘと受光軸Ｙのなす角度をθとすれば、距離
センサの受光光学系に対して正反射をする凹面６ａの傾
きは、１／２θとなる。この場合のスポット光Ｘａと、
正反射光によるノイズ光の発生する場所までの距離をｄ
で示す。
サの光学系を傾けなかった場合のモデル図である。セン
サの投光軸Ｘと受光軸Ｙのなす角度をθとすれば、距離
センサの受光光学系に対して正反射をする凹面６ａの傾
きは、１／２θとなる。この場合のスポット光Ｘａと、
正反射光によるノイズ光の発生する場所までの距離をｄ
で示す。
【００１７】次に図３（ａ）（ｂ）で示すのは、正反射
面を避けるために距離センサの投光軸Ｘと受光軸Ｙのな
す角をαだけ増やした場合のモデル図である。こうする
ことによって距離センサの受光光学系に対して正反射を
する面の傾きは、１／２（θ＋α）となり、スポット光
Ｘａと、正反射光によるノイズ光の発生する場所までの
距離ｄを前述の図２の場合よりも大きくすることができ
る。図４（ａ）（ｂ）は同様に正反射面を避けるために
距離センサの光学系をψ傾けた場合のモデル図である。
面を避けるために距離センサの投光軸Ｘと受光軸Ｙのな
す角をαだけ増やした場合のモデル図である。こうする
ことによって距離センサの受光光学系に対して正反射を
する面の傾きは、１／２（θ＋α）となり、スポット光
Ｘａと、正反射光によるノイズ光の発生する場所までの
距離ｄを前述の図２の場合よりも大きくすることができ
る。図４（ａ）（ｂ）は同様に正反射面を避けるために
距離センサの光学系をψ傾けた場合のモデル図である。
【００１８】こうすることによって、距離センサの受光
光学系に対して正反射をする面の傾きは、１／２θ＋ψ
となり、スポット光Ｘａと、正反射光によるノイズ光の
発生する場所までの距離ｄは前述の２つの例に比べて、
より効果的に大きくすることができ、場合によっては対
象凹面６ａ内にその角度を持つ正反射面を持たないよう
な状態にすることも可能となる。
光学系に対して正反射をする面の傾きは、１／２θ＋ψ
となり、スポット光Ｘａと、正反射光によるノイズ光の
発生する場所までの距離ｄは前述の２つの例に比べて、
より効果的に大きくすることができ、場合によっては対
象凹面６ａ内にその角度を持つ正反射面を持たないよう
な状態にすることも可能となる。
【００１９】図５（ａ）（ｂ），図６（ａ）（ｂ）及び
図７（ａ）（ｂ），図８（ａ）（ｂ）は同じく距離セン
サの光学系を傾けない場合と傾けた場合の違いを、対象
凹面６ａの深さが変化した場合について示すものであ
る。図５（ａ）、図６（ａ）に示す距離センサの光学系
を傾けない場合には、各図（ｂ）に示すように受光光学
系の視野内に、測定用のスポット光Ｘａの位置と、正反
射光スポット光Ｘｂの位置の画像が得られる。
図７（ａ）（ｂ），図８（ａ）（ｂ）は同じく距離セン
サの光学系を傾けない場合と傾けた場合の違いを、対象
凹面６ａの深さが変化した場合について示すものであ
る。図５（ａ）、図６（ａ）に示す距離センサの光学系
を傾けない場合には、各図（ｂ）に示すように受光光学
系の視野内に、測定用のスポット光Ｘａの位置と、正反
射光スポット光Ｘｂの位置の画像が得られる。
【００２０】これに対して同じ対象凹面６ａに対して距
離センサの光学系を図７（ａ）、図８（ａ）に示すよう
にψだけ傾けた場合は受光光学系の視野内の画像は図７
（ｂ）、図８（ｂ）のようになり、受光光学系の視野内
の測定用のスポット光Ｘａと、ノイズ光である正反射光
スポット光Ｘｂの位置関係は変化し、それによって測定
値も変化していることが判る。
離センサの光学系を図７（ａ）、図８（ａ）に示すよう
にψだけ傾けた場合は受光光学系の視野内の画像は図７
（ｂ）、図８（ｂ）のようになり、受光光学系の視野内
の測定用のスポット光Ｘａと、ノイズ光である正反射光
スポット光Ｘｂの位置関係は変化し、それによって測定
値も変化していることが判る。
【００２１】このように測定対象である微小な凹面６ａ
と測定器である距離センサの光学系がなす角度を適宜に
設定してやることで、ノイズ光である正反射光スポット
光Ｘｂの影響を避けて、測定対象物までの距離を正確に
測定することが可能となる。 （実施例２） 実施例１で説明したように、対象凹面６ａの形状に応じ
て距離センサの光学系の角度を調整してやれば、ノイズ
光である正反射光スポット光の影響を受けることなく正
確な測定が可能となる。
と測定器である距離センサの光学系がなす角度を適宜に
設定してやることで、ノイズ光である正反射光スポット
光Ｘｂの影響を避けて、測定対象物までの距離を正確に
測定することが可能となる。 （実施例２） 実施例１で説明したように、対象凹面６ａの形状に応じ
て距離センサの光学系の角度を調整してやれば、ノイズ
光である正反射光スポット光の影響を受けることなく正
確な測定が可能となる。
【００２２】本実施例は距離センサの傾きを少しずつ変
化させながら、対象凹面６ａまでの距離を繰り返し測定
し、その測定値の変化を調べるようにしたものである。
まず対象凹面６ａの正反射面によるノイズ光の影響で誤
測定が発生した場合、その測定値は必ず真値に対して浅
い値、すなわち距離センサと対象凹面６ａ間の距離が短
い値を示すことは明らかである。
化させながら、対象凹面６ａまでの距離を繰り返し測定
し、その測定値の変化を調べるようにしたものである。
まず対象凹面６ａの正反射面によるノイズ光の影響で誤
測定が発生した場合、その測定値は必ず真値に対して浅
い値、すなわち距離センサと対象凹面６ａ間の距離が短
い値を示すことは明らかである。
【００２３】従って本実施例では上述したように距離セ
ンサの角度を変えながら測定を繰り返した際に、距離セ
ンサの測定値が最も低い値を示したものを真値として採
用する。あるいは距離センサの測定値が変化を示さなく
なった時点での測定値を真値として採用する。こうする
ことにより、ノイズ光の影響を避けて前述のＰＳＤを用
いたスポット光型の距離センサにより測定対象物までの
距離を正確に測定することができるのである。
ンサの角度を変えながら測定を繰り返した際に、距離セ
ンサの測定値が最も低い値を示したものを真値として採
用する。あるいは距離センサの測定値が変化を示さなく
なった時点での測定値を真値として採用する。こうする
ことにより、ノイズ光の影響を避けて前述のＰＳＤを用
いたスポット光型の距離センサにより測定対象物までの
距離を正確に測定することができるのである。
【００２４】図９は距離センサの測定値が最も低い値を
示したものを真値として採用する場合の測定手順のフロ
ーチャートを示しており、この場合距離センサの角度を
初期値θに設定した後、距離センサの角度をΔθだけ変
化させ、その都度対象凹面６ａまでの距離を測定して測
定値Ｐ（ｉ）を読み取り、変化範囲を終了した時点で測
定値Ｐ（ｉ）の内の最低値を真値として採用するのであ
る。
示したものを真値として採用する場合の測定手順のフロ
ーチャートを示しており、この場合距離センサの角度を
初期値θに設定した後、距離センサの角度をΔθだけ変
化させ、その都度対象凹面６ａまでの距離を測定して測
定値Ｐ（ｉ）を読み取り、変化範囲を終了した時点で測
定値Ｐ（ｉ）の内の最低値を真値として採用するのであ
る。
【００２５】図１０は距離センサの出力値が変化を示さ
なくなった時点での測定値の最低値を真値として採用す
る場合の測定手順のフローチャートを示しており、この
場合には測定値Ｐ（ｉ）の変化があるかどうかを測定の
度に判定して変化がなくなったときに測定値Ｐ（ｉ）を
真値として採用している。つまりこの時の測定値Ｐ
（ｉ）が最低値であるからである。
なくなった時点での測定値の最低値を真値として採用す
る場合の測定手順のフローチャートを示しており、この
場合には測定値Ｐ（ｉ）の変化があるかどうかを測定の
度に判定して変化がなくなったときに測定値Ｐ（ｉ）を
真値として採用している。つまりこの時の測定値Ｐ
（ｉ）が最低値であるからである。
【００２６】図１１は特定の微小凹面６ａを測定した場
合の距離センサの傾きと測定値Ｐ（ｉ）の関係を示すグ
ラフである。 （実施例３）本実施例は、距離センサの受光光学系にあ
たる箇所にＴＶカメラ７を配置し、そのＴＶカメラ７を
介してモニタＴＶの画面上に測定対象面での正反射スポ
ット光の状態をモニタできるような光学系を用意したも
のである。
合の距離センサの傾きと測定値Ｐ（ｉ）の関係を示すグ
ラフである。 （実施例３）本実施例は、距離センサの受光光学系にあ
たる箇所にＴＶカメラ７を配置し、そのＴＶカメラ７を
介してモニタＴＶの画面上に測定対象面での正反射スポ
ット光の状態をモニタできるような光学系を用意したも
のである。
【００２７】この光学系を用いて、距離センサの光源部
１からの投光による対象凹面６ａでの正反射スポット光
の状態を実際に目視により観察を行いながら、光学系が
対象凹面６ａとなす角度ψを図１２（ａ），図１３
（ａ），図１４（ａ）で示すように角度ψ＝０，ψ1、
ψ2というように変化させていき、光学系の角度と、測
定用のスポット光Ｘａ及びノイズ光である正反射スポッ
トＸｂの出現の傾向を図１２（ｂ），図１３（ｂ），図
１４（ｂ）で示すモニタＴＶの画面で事前に確認して明
確にすることで、対象凹面６ａの角度分布を求め、前記
ＰＳＤを用いたスポット光型の距離センサにより対象凹
面６ａまでの距離を測定する際に、距離センサの光学系
の角度を対象凹面６ａの形状に対して予め最適な角度に
設定しておくことが可能となり、形状特徴により発生す
るノイズ光を避けて、測定対象物までの距離を正確に測
定することができる。
１からの投光による対象凹面６ａでの正反射スポット光
の状態を実際に目視により観察を行いながら、光学系が
対象凹面６ａとなす角度ψを図１２（ａ），図１３
（ａ），図１４（ａ）で示すように角度ψ＝０，ψ1、
ψ2というように変化させていき、光学系の角度と、測
定用のスポット光Ｘａ及びノイズ光である正反射スポッ
トＸｂの出現の傾向を図１２（ｂ），図１３（ｂ），図
１４（ｂ）で示すモニタＴＶの画面で事前に確認して明
確にすることで、対象凹面６ａの角度分布を求め、前記
ＰＳＤを用いたスポット光型の距離センサにより対象凹
面６ａまでの距離を測定する際に、距離センサの光学系
の角度を対象凹面６ａの形状に対して予め最適な角度に
設定しておくことが可能となり、形状特徴により発生す
るノイズ光を避けて、測定対象物までの距離を正確に測
定することができる。
【００２８】（実施例４）本実施例は図１５（ａ）〜図
１７（ａ）に示すように距離センサＡを対象凹面６ａの
直径方向に走査し、その間の距離センサＡからの出力信
号を記録することができる手段を準備し、距離センサＡ
の光学系が対象凹面６ａと成す角度を図１５（ａ）〜図
１７（ａ）に示すようにψ＝０、ψ1、ψ2と僅かに変化
させて繰り返すことにより、図１５（ｂ）〜図１７
（ｂ）の如く得られる対象凹面６ａの横断面方向の出力
変化を比較することで、対象凹面６ａの角度分布を求
め、前記ＰＳＤを用いたスポット光型の距離センサによ
り対象凹面６ａまでの距離を測定する際に、距離センサ
の光学系の角度を対象凹面６ａの形状に対して予め最適
な角度に設定しておくことが可能となり、形状特徴によ
り発生するノイズ光を避けて、測定対象物までの距離を
正確に測定することができる。尚図中ｄは距離センサの
出力値、ｘはセンサ変位を示す。
１７（ａ）に示すように距離センサＡを対象凹面６ａの
直径方向に走査し、その間の距離センサＡからの出力信
号を記録することができる手段を準備し、距離センサＡ
の光学系が対象凹面６ａと成す角度を図１５（ａ）〜図
１７（ａ）に示すようにψ＝０、ψ1、ψ2と僅かに変化
させて繰り返すことにより、図１５（ｂ）〜図１７
（ｂ）の如く得られる対象凹面６ａの横断面方向の出力
変化を比較することで、対象凹面６ａの角度分布を求
め、前記ＰＳＤを用いたスポット光型の距離センサによ
り対象凹面６ａまでの距離を測定する際に、距離センサ
の光学系の角度を対象凹面６ａの形状に対して予め最適
な角度に設定しておくことが可能となり、形状特徴によ
り発生するノイズ光を避けて、測定対象物までの距離を
正確に測定することができる。尚図中ｄは距離センサの
出力値、ｘはセンサ変位を示す。
【００２９】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、表面が鏡面であ
る粘性の高い液体を塗布した際にその塗布量を検出する
ために微小な凹面である液面の深さを測定する測定方法
で、対象の凹面部分にスポット光を当てて三角測量の原
理を用いて測定対象物までの距離を測定する測定器を用
いて測定を行う際、測定器の投光軸と受光軸が成す角度
により決まる一定の角度を有する正反射面が、対象凹面
の測定点以外でかつ受光光学系の視野内に存在する時、
測定器の投光軸と受光軸の成す角度を一定に保ったま
ま、測定器の光学系が対象凹面と成す角度に所定の角度
を与え、上記対象凹面内に存在する正反射面が受光光学
系の視野内に存在しないようにして、対象凹面の深さ測
定を行うので、測定器の受光光学系に対しては正反射の
傾きとなる面が存在しなくなり、結果として形状特徴に
より発生するノイズ光を避けることができ、測定器の受
光素子には測定スポット光の像だけが入り、対象凹面ま
での距離を正確に測定することができるという効果があ
る。
る粘性の高い液体を塗布した際にその塗布量を検出する
ために微小な凹面である液面の深さを測定する測定方法
で、対象の凹面部分にスポット光を当てて三角測量の原
理を用いて測定対象物までの距離を測定する測定器を用
いて測定を行う際、測定器の投光軸と受光軸が成す角度
により決まる一定の角度を有する正反射面が、対象凹面
の測定点以外でかつ受光光学系の視野内に存在する時、
測定器の投光軸と受光軸の成す角度を一定に保ったま
ま、測定器の光学系が対象凹面と成す角度に所定の角度
を与え、上記対象凹面内に存在する正反射面が受光光学
系の視野内に存在しないようにして、対象凹面の深さ測
定を行うので、測定器の受光光学系に対しては正反射の
傾きとなる面が存在しなくなり、結果として形状特徴に
より発生するノイズ光を避けることができ、測定器の受
光素子には測定スポット光の像だけが入り、対象凹面ま
での距離を正確に測定することができるという効果があ
る。
【００３０】請求項２記載の発明は、前記測定器の光学
系が対象凹面と成す角度が少しずつ異なるように測定器
の傾きを変化させながら、対象凹面の深さを測定し、前
記受光光学系の視野内に存在する正反射面による誤測定
が発生した場合、上記複数の測定値の内、最も深い測定
値を示すものを真値として用いたもので、請求項１記載
の発明と同様な効果がある。
系が対象凹面と成す角度が少しずつ異なるように測定器
の傾きを変化させながら、対象凹面の深さを測定し、前
記受光光学系の視野内に存在する正反射面による誤測定
が発生した場合、上記複数の測定値の内、最も深い測定
値を示すものを真値として用いたもので、請求項１記載
の発明と同様な効果がある。
【００３１】また請求項３記載の発明は、前記測定器の
受光光学系に当たる位置にＴＶカメラを配し、投光光学
系から投光されたスポット光の像をモニタＴＶに表示
し、上記測定器の光学系の角度をわずかずつ変化させな
がら上記スポット光の像と正反射光の像の位置関係を調
べることにより対象凹面の液面の角度分布を明確にし
て、測定器の光学系の角度を対象凹面の形状に対して最
適な角度に設定し、請求項４記載の発明は前記対象凹面
の直径方向に、前記測定器を走査させて、対象凹面の横
断面方向に対応した測定器の出力値を記憶し、この走査
を、測定器の設定を測定器の光学系が対象凹面と成す角
度を僅かに変化させて繰り返し、得られた複数の対象凹
面の横断面方向の出力変化を比較することで、測定器の
光学系の角度を対象凹面の形状に対して最適な角度に設
定しているので、これら発明も、請求項１記載の発明と
同様な効果がある。
受光光学系に当たる位置にＴＶカメラを配し、投光光学
系から投光されたスポット光の像をモニタＴＶに表示
し、上記測定器の光学系の角度をわずかずつ変化させな
がら上記スポット光の像と正反射光の像の位置関係を調
べることにより対象凹面の液面の角度分布を明確にし
て、測定器の光学系の角度を対象凹面の形状に対して最
適な角度に設定し、請求項４記載の発明は前記対象凹面
の直径方向に、前記測定器を走査させて、対象凹面の横
断面方向に対応した測定器の出力値を記憶し、この走査
を、測定器の設定を測定器の光学系が対象凹面と成す角
度を僅かに変化させて繰り返し、得られた複数の対象凹
面の横断面方向の出力変化を比較することで、測定器の
光学系の角度を対象凹面の形状に対して最適な角度に設
定しているので、これら発明も、請求項１記載の発明と
同様な効果がある。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】距離センサの光学系を傾けなかった場合の説明
図である。
図である。
【図３】距離センサの投光軸と受光軸のなす角度をαだ
け増やした場合の説明図である。
け増やした場合の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の距離センサの光学系をψ傾
けた場合の説明図である。
けた場合の説明図である。
【図５】対象凹面の深さが浅く距離センサの光学系を傾
けない場合における説明図である。
けない場合における説明図である。
【図６】対象凹面の深さが深く距離センサの光学系を傾
けない場合における説明図である。
けない場合における説明図である。
【図７】対象凹面の深さが浅く距離センサの光学系をψ
だけ傾けた本発明の実施例２の説明図である。
だけ傾けた本発明の実施例２の説明図である。
【図８】対象凹面の深さが深く距離センサの光学系をψ
だけ傾けた本発明の実施例２の説明図である。
だけ傾けた本発明の実施例２の説明図である。
【図９】本発明の実施例２の最低値を真値として採用す
る場合の測定手順を示すフローチャートである。
る場合の測定手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例２の測定値の変化に注目する
場合の測定手順を示すフローチャートである。
場合の測定手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例２の距離センサの傾きと出力
値との関係説明図である。
値との関係説明図である。
【図１２】本発明の実施例３の距離センサの光学系を傾
けなかった場合の説明図である。
けなかった場合の説明図である。
【図１３】本発明の実施例３の距離センサの光学系をψ
1だけ傾けた場合の説明図である。
1だけ傾けた場合の説明図である。
【図１４】本発明の実施例３の距離センサの光学系をψ
2だけ傾けた場合の説明図である。
2だけ傾けた場合の説明図である。
【図１５】本発明の実施例４の距離センサの光学系を傾
けなかった場合の説明図である。
けなかった場合の説明図である。
【図１６】本発明の実施例４の距離センサの光学系をψ
1だけ傾けた場合の説明図である。
1だけ傾けた場合の説明図である。
【図１７】本発明の実施例４の距離センサの光学系をψ
2だけ傾けた場合の説明図である。
2だけ傾けた場合の説明図である。
【図１８】三角測量の原理を応用したスポット光型の距
離センサの原理説明図である。
離センサの原理説明図である。
【図１９】距離センサの投光光学系からでた光と、平面
の測定対象物体表面での反射光とそれを受光するための
受光光学系の関係説明図である。
の測定対象物体表面での反射光とそれを受光するための
受光光学系の関係説明図である。
【図２０】距離センサの投光光学系からでた光と、微小
凹面での反射光とそれを受光するための受光光学系の関
係説明図である。
凹面での反射光とそれを受光するための受光光学系の関
係説明図である。
【図２１】図２０の要部を拡大した説明図である。
Ｘ 投光軸 Ｙ 受光軸 Ｚ 反射パターン ６ａ 対象凹面 ６ 測定対象物
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−105002（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−36908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−115315（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01C 3/00 - 3/32
Claims (4)
- 【請求項１】表面が鏡面である粘性の高い液体を塗布し
た際にその塗布量を検出するために微小な凹面である液
面の深さを測定する測定方法で、対象の凹面部分にスポ
ット光を当てて三角測量の原理を用いて測定対象物まで
の距離を測定する測定器を用いて測定を行う際、測定器
の投光軸と受光軸が成す角度により決まる一定の角度を
有する正反射面が、対象凹面の測定点以外でかつ受光光
学系の視野内に存在する時、測定器の投光軸と受光軸の
成す角度を一定に保ったまま、測定器の光学系が対象凹
面と成す角度に所定の角度を与え、上記対象凹面内に存
在する正反射面が受光光学系の視野内に存在しないよう
にして、対象凹面の深さ測定を行うことを特徴とする微
小凹面の深さ測定方法。 - 【請求項２】前記測定器の光学系が対象凹面と成す角度
が少しずつ異なるように測定器の傾きを変化させなが
ら、対象凹面の深さを測定し、前記受光光学系の視野内
に存在する正反射面による誤測定が発生した場合、上記
複数の測定値の内、最も深い測定値を示すものを真値と
して用いることを特徴とする請求項１記載の微小凹面の
深さ測定方法。 - 【請求項３】前記測定器の受光光学系に当たる位置にＴ
Ｖカメラを配し、投光光学系から投光されたスポット光
の像をモニタＴＶに表示し、上記測定器の光学系の角度
をわずかずつ変化させながら上記スポット光の像と正反
射光の像の位置関係を調べることにより対象凹面の液面
の角度分布を明確にして、測定器の光学系の角度を対象
凹面の形状に対して最適な角度に設定することを特徴と
する請求項１記載の微小凹面の深さ測定方法。 - 【請求項４】前記対象凹面の直径方向に、前記測定器を
走査させて、対象凹面の横断面方向に対応した測定器の
出力値を記憶し、この走査を、測定器の光学系が対象凹
面と成す角度を僅かに変化させて繰り返し、得られた複
数の対象凹面の横断面方向の出力値変化を比較すること
で、測定器の光学系の角度を対象凹面の形状に対して最
適な角度に設定することを特徴とする請求項１記載の微
小凹面の深さ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12045991A JP2828797B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 微小凹面の深さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12045991A JP2828797B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 微小凹面の深さ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063119A JPH063119A (ja) | 1994-01-11 |
| JP2828797B2 true JP2828797B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=14786700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12045991A Expired - Fee Related JP2828797B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 微小凹面の深さ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828797B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3893763B2 (ja) * | 1998-08-17 | 2007-03-14 | 富士ゼロックス株式会社 | 音声検出装置 |
| JP2007033263A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Nagasaki Univ | 微小凹面形状の形状誤差機上計測方法および計測装置 |
| JP6677075B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2020-04-08 | 富士通株式会社 | 水位計測装置、方法及びプログラム |
| CN114459362B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-03-26 | 深圳市瑞图生物技术有限公司 | 一种测量装置及其测量方法 |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP12045991A patent/JP2828797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063119A (ja) | 1994-01-11 |
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