JP7513510B2 - 変位センサ及び形状測定装置 - Google Patents
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Description
(変位センサの構成)
第1の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図1を参照しながら説明する。
受光部30は、例えば縞を撮像するイメージセンサである。一例として、受光部30は、CMOS受光素子を含む。
式(1)において、uは照射点Pと縞生成部140の間の距離であり、vは縞生成部140と受光面132との間の距離であり、dGは回折格子142の格子定数である。
上述した構成の変位センサ10を含む形状測定装置1の構成について、図4を参照しながら説明する。
制御装置90は、変位センサ10(具体的には、照射部20及び受光部30)の動作を制御する。また、制御装置90は、例えば、ワークWを変位方向(上下方向)に移動させる駆動源を制御し、ワークWを移動させうる。制御装置90は、記憶部92と、制御部94とを含む。
制御部94は、照射部20の光源22によるワークWへの光の照射を制御する。また、制御部94は、受光部30の出力を取得し、ワークWの形状を演算する。すなわち、制御部94は、変位センサ10の受光部30の出力に基づいて、ワークWの形状を演算する演算部として機能する。
第1の実施形態に係る変位センサ10においては、受光部30及び縞生成部40が、ワークWの変位方向に対して平行になるように配置されている。
これにより、ワークWが変位しても、ワークWの照射点Pと縞生成部40との間の距離uと、縞生成部40と受光部30の間の距離vは変化しないので、受光部30の受光面32に生成される縞の周期も変化しない。この結果、縞の周期と、受光面32の検出素子の周期とにずれが生じないので、ワークWが変位しても縞を精度良く検出できる。
第2の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図5を参照しながら説明する。
第1の実施形態の縞生成部40の生成手段が回折格子42であったのに対して、第2の実施形態では、生成手段が段差である点で相違する。
なお、図5では、説明の便宜上、ワークWが位置X1に位置する際の縞の周期が示されているが、ワークWが変位しても、縞の周期は変化しない。
第3の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図6を参照しながら説明する。
第1の実施形態では、縞生成部40と照射点Pの間の距離uと、縞生成部40と受光面32の間の距離vとが異なる長さであったのに対して、第4の実施形態では、2つの距離が同じ長さである点で相違する。
第4の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図7を参照しながら説明する。
第1の実施形態の縞生成部40の生成手段が回折格子42であったのに対して、第4の実施形態では、生成手段が結像素子である点で相違する。結像素子は、光学系を利用して像を得る結像機能を有する素子である。
第5の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図8を参照しながら説明する。
第1の実施形態では、縞生成部40は一つの回折格子42を有していたのに対して、第5の実施形態では、複数の回折格子が設けられている点で相違する。
第6の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図9を参照しながら説明する。
第1の実施形態では、受光部30がイメージセンサを有することとしたのに対して、第6の実施形態では、受光部30が複数のフォトダイオードを並べたフォトダイオードアレイを有する点で相違する。
第7の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図10を参照しながら説明する。
第1の実施形態では、縞生成部40の複数の生成手段(回折格子42の開口)が所定周期で配置されていたのに対して、第7の実施形態では、隣接する生成手段同士の間隔がランダムになるように配置されている点で相違する。
ワークWの位置毎に、受光面32での3つの縞の受光位置が異なり、重複しない。
また、第7の実施形態の場合には、受光面32の縞の受光位置が重複しないように複数の結像手段がランダムに配置されることで、ワークWの変位を精度良く判別できる。
第8の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図11を参照しながら説明する。
第9の実施形態に係る変位センサ10の構成について、図12を参照しながら説明する。
第1の実施形態の照射部20は、ワークWに対してスポット光を照射していたのに対して、第9の実施形態では、ライン状の光であるライン光をワークWに対して照射する点で相違する。
また、第9の実施形態の場合には、ワークWに対してライン光を照射することで、一括でワークW全体の変位を検出可能となる。
10 変位センサ
20 照射部
30 受光部
32 受光面
34 フォトダイオードアレイ
35a~35d フォトダイオード
40 縞生成部
42 回折格子
52 段差
55 結像素子
70 反射部材
75 虚像
94 制御部
W ワーク
Claims (11)
- 所定の変位方向に変位可能なワークに対して、前記変位方向と平行な照射方向に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光面を有する受光部と、
前記ワークからの反射光を受けて、前記受光部の前記受光面に縞を生成する生成手段が設けられた縞生成面を有する縞生成部と、を備え、
前記縞生成面及び前記受光面は、前記変位方向に対して平行になるように、又は前記変位方向の虚像に対して平行になるように、配置されている、
変位センサ。 - 前記縞生成部は、前記生成手段としての複数の開口が形成された回折格子を含み、前記開口を通過した前記反射光によって前記受光面に縞を生成する、
請求項1に記載の変位センサ。 - 前記縞生成部は、前記生成手段としての複数の段差が形成された基板を含み、前記段差を透過する前記反射光によって前記受光面に縞を生成する、
請求項1に記載の変位センサ。 - 前記縞生成部は、所定間隔で配置された複数の前記生成手段を有し、
前記縞生成面と、前記照射部が照射する光の光軸を含む照射面との間の距離は、前記縞生成部と前記受光面との間の距離と同じ長さである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 前記縞生成部は、前記生成手段として、前記変位方向に沿って隣接するように一列に配置された複数の結像素子を有する、
請求項1に記載の変位センサ。 - 前記縞生成部は、前記縞生成面が前記変位方向に対して平行になるように、又は前記虚像に対して平行になるように配置された異なる複数の前記生成手段を有し、
前記複数の前記生成手段の各々の配置間隔が、それぞれ異なる、
請求項1から5のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 前記受光部は、前記反射光を検出するフォトダイオードが複数配列されたフォトダイオードアレイを有する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 前記生成手段は、前記変位方向に沿って隣接する生成手段同士の間隔がランダムになるように配置されている、
請求項1から5のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 前記ワークからの反射光を前記縞生成部へ向けて反射させる反射部材を更に備え、
前記縞生成面及び前記受光面は、前記反射部材から見て前記変位方向の虚像に対して平行になるように、配置されている、
請求項1に記載の変位センサ。 - 前記照射部は、前記ワークに対してライン状の光であるライン光を照射し、
前記縞生成部は、直交する2軸での位置を検出可能な前記受光面に縞を生成させる、
請求項1から9のいずれか1項に記載の変位センサ。 - 所定の変位方向に変位可能なワークに対して、前記変位方向と平行な照射方向に光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光の前記ワークからの反射光を受光する受光面を有する受光部と、前記ワークからの反射光を受けて、前記受光部の前記受光面に縞を生成する生成手段が設けられた縞生成面を有する縞生成部と、を備える変位センサと、
前記受光部の出力に基づいて、ワークの形状を演算する演算部と、
を有し、
前記縞生成面及び前記受光面は、前記変位方向に対して平行になるように、又は前記変位方向の虚像に対して平行になるように、配置されている、
形状測定装置。
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