JPH0394106A - 形状計測装置 - Google Patents
形状計測装置Info
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- JPH0394106A JPH0394106A JP23093789A JP23093789A JPH0394106A JP H0394106 A JPH0394106 A JP H0394106A JP 23093789 A JP23093789 A JP 23093789A JP 23093789 A JP23093789 A JP 23093789A JP H0394106 A JPH0394106 A JP H0394106A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 abstract 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は形状計測装置及び形状計測方法に関し、被測定
物に反射されたレーザ光の干渉縞を観察してカメラの焦
点を合わせながら、被測定物の表面形状を正確に計測す
るようにしたものである。
物に反射されたレーザ光の干渉縞を観察してカメラの焦
点を合わせながら、被測定物の表面形状を正確に計測す
るようにしたものである。
（従来の技術）
第４図は従来の形状劃測装置を示すものであって、１０
１はレーザ装置、１０２はプリズム、１０３はカメラ、
１０４はＰＳＤのような形状計測素子である。
１はレーザ装置、１０２はプリズム、１０３はカメラ、
１０４はＰＳＤのような形状計測素子である。
このものは、被測定物１０５に反射されたレーザ光を、
カメラ１０３の焦点からの変位として形状計測素子１０
４により検出することにより、被測定物１０５の表面形
状を計測するようになっている。
カメラ１０３の焦点からの変位として形状計測素子１０
４により検出することにより、被測定物１０５の表面形
状を計測するようになっている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、レーザ装置１０１から照射されたレーザ光の
光束を絞ることには限界があるが（一般にはΦ＝１００
ミクロン程度まで絞るのが限界〉、被測定物１０５の表
面がフラソトの場合、形状計測素子１０７Ｉに入射ずる
レーり′光の分布は、第５図実線Ｍのようにガウス分布
になり、光束によって生じる電圧ＶＡ，ＶＢから、被測
定物１０５の表面位置を算出する。
光束を絞ることには限界があるが（一般にはΦ＝１００
ミクロン程度まで絞るのが限界〉、被測定物１０５の表
面がフラソトの場合、形状計測素子１０７Ｉに入射ずる
レーり′光の分布は、第５図実線Ｍのようにガウス分布
になり、光束によって生じる電圧ＶＡ，ＶＢから、被測
定物１０５の表面位置を算出する。
ところが、例えば被測定物１０５の表面に微小な凹凸ｅ
があって、レーザ光の光束の一部がこの凹凸ｅに強く鏡
面反射されて、その反射光Ｋが形状計測素子１０４に入
射すると、入射光の分布は破線Ｎで示す偏位分布となり
、測定誤差を生じることとなる。
があって、レーザ光の光束の一部がこの凹凸ｅに強く鏡
面反射されて、その反射光Ｋが形状計測素子１０４に入
射すると、入射光の分布は破線Ｎで示す偏位分布となり
、測定誤差を生じることとなる。
そこで本発明は、微小な凹凸のある被測定物の形状を正
確に測定することができる計測手段を提供することを目
的とする。
確に測定することができる計測手段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）
このために本発明は、
レーザ装置と、とのレーザ装置から照射されたレーザ光
を被測定物へ向って反射させる光学素子と、被測定物に
反射されたレーザ光を検出することにより、被測定物の
形状を計測する形状計測素子と、被測定物に反射された
レーザ光を観察するカメラとを一体的に組み付けた光学
ユニットと、 このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記カメ
ラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距離調
整装置を作動させる制御装置とを設け、 ３ ４ 上記光学素子を、上記カメラにより干渉縞を観察すべく
、上記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与
する光学素子としたものである。
を被測定物へ向って反射させる光学素子と、被測定物に
反射されたレーザ光を検出することにより、被測定物の
形状を計測する形状計測素子と、被測定物に反射された
レーザ光を観察するカメラとを一体的に組み付けた光学
ユニットと、 このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記カメ
ラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距離調
整装置を作動させる制御装置とを設け、 ３ ４ 上記光学素子を、上記カメラにより干渉縞を観察すべく
、上記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与
する光学素子としたものである。
（作用）
上記構戒において、正常（フラット）な表面にレーザ光
を照射した場合に、カメラにより観察される干渉縞を、
マスター干渉縞として予め制御装置に記憶さセておく。
を照射した場合に、カメラにより観察される干渉縞を、
マスター干渉縞として予め制御装置に記憶さセておく。
そして被測定物にレーザ光を照射して、その干渉縞をカ
メラにより観察しながら、形状計測素子により被測定物
の表面形状を計測するが、その干渉縞がマスター干渉縞
と一致しないときは、一致するように距離調整装置を作
動させて、カメラの焦点を調整する。
メラにより観察しながら、形状計測素子により被測定物
の表面形状を計測するが、その干渉縞がマスター干渉縞
と一致しないときは、一致するように距離調整装置を作
動させて、カメラの焦点を調整する。
（実施例）
次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
第１図は形状計測装置の斜視図であって、Ａは光学ユニ
ットであり、ＣＣＤカメラのような輝度のコントラスト
を観察できるカメラ１と、その下部に一体的に組み付け
られた鏡筒２とを備えている。鏡筒２の側部には、レー
ザ光を照射する半導体レーザ装置３が収納されており、
カメラ１及びレーザ装置３と光学的に同軸的な位置に、
光学素子４が設けられている。第２図において、この光
学素子４は、ガラス板のような透明板４ａの表裏両面に
、反射面４ｂ，４ｃをコーティングして形威されている
。この透明板４ａの厚さは、例えば０．５ｆｉ程度であ
る。この反射面４ｂ，４ｃは、光の一部を反射させ、ま
た一部を透過するハーフミラーである。
ットであり、ＣＣＤカメラのような輝度のコントラスト
を観察できるカメラ１と、その下部に一体的に組み付け
られた鏡筒２とを備えている。鏡筒２の側部には、レー
ザ光を照射する半導体レーザ装置３が収納されており、
カメラ１及びレーザ装置３と光学的に同軸的な位置に、
光学素子４が設けられている。第２図において、この光
学素子４は、ガラス板のような透明板４ａの表裏両面に
、反射面４ｂ，４ｃをコーティングして形威されている
。この透明板４ａの厚さは、例えば０．５ｆｉ程度であ
る。この反射面４ｂ，４ｃは、光の一部を反射させ、ま
た一部を透過するハーフミラーである。
５はブラケット６により鏡筒２に一体的に組み付けられ
たケースであって、その内部にはＰＳＤのような形状計
測素子７が収納されている。
たケースであって、その内部にはＰＳＤのような形状計
測素子７が収納されている。
８，９は集光素子である。
第１図において、Ｂは上記光学ユニットＡを昇降させて
、カメラ１の焦点、すなわち被測定物までの距離を調整
する距離調整装置であって、垂直テーブル１１と、垂直
テーブル１１の前面５ ６ に昇降自在に装着されたスライダｌ２と、モータＭＺを
有している。上記カメラ１はスライダ１２に固着されて
おり、モータＭＺが駆動すると、光学ユニットＡは昇降
し、カメラ１の位置を調整する。
、カメラ１の焦点、すなわち被測定物までの距離を調整
する距離調整装置であって、垂直テーブル１１と、垂直
テーブル１１の前面５ ６ に昇降自在に装着されたスライダｌ２と、モータＭＺを
有している。上記カメラ１はスライダ１２に固着されて
おり、モータＭＺが駆動すると、光学ユニットＡは昇降
し、カメラ１の位置を調整する。
Ｃは上記光学ユニソ１・八の下方に設けられたＸＹテー
ブルであって、Ｘテーブル１５、Ｙテーブル１６、及び
それぞれの駆動用モータＭＸＭＹから構威されており、
その上面にセントされた被測定物Ｐをｘｙ方向に移動さ
せる。Ｄはコンピュータのような制御装置であって、上
記カメラｌ、形状計測素子７、各モータＭＸ，ＭＹ，Ｍ
Ｚ等は、この制御装置Ｄに接続されている。
ブルであって、Ｘテーブル１５、Ｙテーブル１６、及び
それぞれの駆動用モータＭＸＭＹから構威されており、
その上面にセントされた被測定物Ｐをｘｙ方向に移動さ
せる。Ｄはコンピュータのような制御装置であって、上
記カメラｌ、形状計測素子７、各モータＭＸ，ＭＹ，Ｍ
Ｚ等は、この制御装置Ｄに接続されている。
レーザ装置３から照射されたレーザ光は、光学素子４の
２つの反射面４ｂ，４ｃに反射されて被測定物Ｐの表面
に入射し、この表面に乱反射されたレーザ光の一部は形
状計測素子７に人則し、またその一部は上方へ反射され
て光学素子４を透過し、カメラ１に観察される。ここで
、光学素子４は２つの反射面４ｂ，４ｃを有しているの
で、両反射面４ｂ，４ｃに反射される光には、光学素子
４の厚さに基く光路長差Ｌが生し、この位相差のために
、カメラ１には、第３図に示すような干渉縞が観察され
るが、後述するように本手段は、カメラｌから送られる
干渉縞の画像データに基いて、カメラｌの焦点を合わセ
るぺく、上記距離調整装置Ｂを作動させて、光学ユニッ
ト八を昇降させるようになっている。
２つの反射面４ｂ，４ｃに反射されて被測定物Ｐの表面
に入射し、この表面に乱反射されたレーザ光の一部は形
状計測素子７に人則し、またその一部は上方へ反射され
て光学素子４を透過し、カメラ１に観察される。ここで
、光学素子４は２つの反射面４ｂ，４ｃを有しているの
で、両反射面４ｂ，４ｃに反射される光には、光学素子
４の厚さに基く光路長差Ｌが生し、この位相差のために
、カメラ１には、第３図に示すような干渉縞が観察され
るが、後述するように本手段は、カメラｌから送られる
干渉縞の画像データに基いて、カメラｌの焦点を合わセ
るぺく、上記距離調整装置Ｂを作動させて、光学ユニッ
ト八を昇降させるようになっている。
本装置は上記のような構戒より或り、次に計測方法を説
明する。
明する。
被測定物Ｐの形状を計測するに先立ち、正常（フラソト
）な表面にレーザ光を照射した場合に、カメラ１に観察
された干渉縞を、制御装置Ｄに記憶させておく。この干
渉縞は、輝度の高低のデータとして制御装Ｎｏに記憶さ
れる。
）な表面にレーザ光を照射した場合に、カメラ１に観察
された干渉縞を、制御装置Ｄに記憶させておく。この干
渉縞は、輝度の高低のデータとして制御装Ｎｏに記憶さ
れる。
次いで、ＸＹテーブルＣにセントされた被測定物Ｐにレ
ーザ光を照射し、被測定物Ｐに反射されたレーザ光の干
渉縞をカメラｌにより観察しながら、被測定物Ｐに乱反
射されたレーザ光７ ８ を形状計測素子７により検出して、その表面形状をカメ
ラ１の焦点からの変位として測定する。
ーザ光を照射し、被測定物Ｐに反射されたレーザ光の干
渉縞をカメラｌにより観察しながら、被測定物Ｐに乱反
射されたレーザ光７ ８ を形状計測素子７により検出して、その表面形状をカメ
ラ１の焦点からの変位として測定する。
この干渉縞が、上記マスター干渉縞と一致しているとき
は、カメラ１の焦点は正常であり、形状計測素子７の出
力に基いて、被測定物Ｐの表面形状が制御装ｉＤにより
演算される。
は、カメラ１の焦点は正常であり、形状計測素子７の出
力に基いて、被測定物Ｐの表面形状が制御装ｉＤにより
演算される。
被測定物Ｐの表面に、凹凸が存在すると、カメラ１の焦
点が狂い、計測誤差を生しるが、この場合、焦点位置が
変わったことから、カメラ１により観察される干渉縞は
、マスター干渉縞と差異を生しるので、この干渉縞がマ
スター干渉縞と一致するように、モータＭＺを駆動して
光学ユニットＡを昇降させることにより、カメラ１の焦
点を合わせたうえで、形状計測素子７の出力を読取る。
点が狂い、計測誤差を生しるが、この場合、焦点位置が
変わったことから、カメラ１により観察される干渉縞は
、マスター干渉縞と差異を生しるので、この干渉縞がマ
スター干渉縞と一致するように、モータＭＺを駆動して
光学ユニットＡを昇降させることにより、カメラ１の焦
点を合わせたうえで、形状計測素子７の出力を読取る。
このように本手段は、干渉縞を観察してカメラ１の焦点
を合わせながら、形状計測素子７の出力を読取るように
しているので、被測定物Ｐの形状をきわめて精密に測定
することができる。
を合わせながら、形状計測素子７の出力を読取るように
しているので、被測定物Ｐの形状をきわめて精密に測定
することができる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、レーザ装置と、このレー
ザ装置から照射されたレーザ光を被測定物へ向って反射
させる光学素子と、被測定物に反射されたレーザ光を検
出することにより、被測定物の形状を計測する形状計測
素子と、被測定物に反射されたレーザ光を観察するカメ
ラとを一体的に組み付けた光学ユニットと、このカメラ
の被測定物までの距離調整装置と、上記カメラから送ら
れた干渉縞の画像データに基いて上記距Ｈ調整装置を作
動させる制御装置とにより形状計測手段を構威し、上記
光学素子を、上記カメラにより干渉縞を観察すべく、上
記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与する
光学素子としているので、カメラにより干渉縞を観察し
ながら、カメラの焦点を合わせて、被測定物の形状を正
確に測定することができる。
ザ装置から照射されたレーザ光を被測定物へ向って反射
させる光学素子と、被測定物に反射されたレーザ光を検
出することにより、被測定物の形状を計測する形状計測
素子と、被測定物に反射されたレーザ光を観察するカメ
ラとを一体的に組み付けた光学ユニットと、このカメラ
の被測定物までの距離調整装置と、上記カメラから送ら
れた干渉縞の画像データに基いて上記距Ｈ調整装置を作
動させる制御装置とにより形状計測手段を構威し、上記
光学素子を、上記カメラにより干渉縞を観察すべく、上
記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与する
光学素子としているので、カメラにより干渉縞を観察し
ながら、カメラの焦点を合わせて、被測定物の形状を正
確に測定することができる。
図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は形状
計測装置の斜視図、第２図は断面図、９ １０ 第３図は干渉縞の平面図、第４図は従来の形状計測装置
の側面図、第５図は形状計測素子の側面図である。 Ａ・・・光学ユニット Ｂ・・・距＃調整装置 Ｄ・・・制御装置 Ｐ・・・被測定物 １・・・カメラ ３・・・レーザ製置 ４・・・光学素子 ７・・・形状計測素子
計測装置の斜視図、第２図は断面図、９ １０ 第３図は干渉縞の平面図、第４図は従来の形状計測装置
の側面図、第５図は形状計測素子の側面図である。 Ａ・・・光学ユニット Ｂ・・・距＃調整装置 Ｄ・・・制御装置 Ｐ・・・被測定物 １・・・カメラ ３・・・レーザ製置 ４・・・光学素子 ７・・・形状計測素子
Claims (2)
- （１）レーザ装置と、このレーザ装置から照射されたレ
ーザ光を被測定物へ向って反射させる光学素子と、被測
定物に反射されたレーザ光を検出することにより、被測
定物の形状を計測する形状計測素子と、被測定物に反射
されたレーザ光を観察するカメラとを一体的に組み付け
た光学ユニットと、 このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記カメ
ラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距離調
整装置を作動させる制御装置とを備え、 上記光学素子が、上記カメラにより干渉縞を観察すべく
、上記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与
する光学素子であることを特徴とする形状計測装置。 - （２）レーザ装置から照射されたレーザ光を、光路長差
を付与する光学素子に反射させて被測定物に照射し、こ
の被測定物の表面に反射されたレーザ光の干渉縞をカメ
ラにより観察しながら、この被測定物に反射されたレー
ザ光を形状計測素子に入射させて被測定物の形状を計測
し、上記干渉縞が制御装置に予め記憶されたマスター干
渉縞と一致しないときには、この干渉縞をマスター干渉
縞に一致させるべく、上記制御装置に制御される上記カ
メラの被測定物までの距離調整装置を作動させるように
したことを特徴とする形状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23093789A JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23093789A JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394106A true JPH0394106A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2926777B2 JP2926777B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16915638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23093789A Expired - Fee Related JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926777B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100371061B1 (ko) * | 1999-12-17 | 2003-02-05 | 주식회사 바이오월드 | 신발용 인솔의 제조방법 |
| WO2015022851A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2015-02-19 | 富士通株式会社 | 光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法 |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP23093789A patent/JP2926777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100371061B1 (ko) * | 1999-12-17 | 2003-02-05 | 주식회사 바이오월드 | 신발용 인솔의 제조방법 |
| WO2015022851A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2015-02-19 | 富士通株式会社 | 光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法 |
| JPWO2015022851A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2017-03-02 | 富士通株式会社 | 光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2926777B2 (ja) | 1999-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |