JPH05187832A - 計測装置 - Google Patents

計測装置

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JPH05187832A
JPH05187832A JP266792A JP266792A JPH05187832A JP H05187832 A JPH05187832 A JP H05187832A JP 266792 A JP266792 A JP 266792A JP 266792 A JP266792 A JP 266792A JP H05187832 A JPH05187832 A JP H05187832A
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JP
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mirror
optical system
light
measuring
light receiving
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Application number
JP266792A
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English (en)
Inventor
Hideji Sonoda
秀二 園田
Yuichi Yamazaki
祐一 山崎
Hideki Wakai
秀樹 若井
Kazuhiko Enomoto
和彦 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Kubota Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表裏両面に反射面が形成された平行平面反射
鏡を用いた計測装置において、平行平面反射鏡の厚さに
起因する誤差を低減する。 【構成】 光源3からの測定光線束を被測定物2に向け
て照射する測定用光学系4と、前記測定光線束のうち前
記被測定物2表面から反射した散乱光線束を受光部6に
導く受光用光学系5とを備えて、前記測定用光学系4
に、光源3からの測定光線束を被測定物2に向けて反射
する第一ミラー4Aを設けるとともに、前記受光用光学
系5に、前記被測定物2表面から反射した散乱光線束を
前記受光部6に向けて反射する第二ミラー5Aを設け
て、前記第一ミラー4A及び前記第二ミラー5Aを、両
面反射鏡Mの表裏の反射面を各別に用いて構成してある
計測装置であって、前記両面反射鏡Mを、透明基板M1
の一方の面にのみ反射面を形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源からの測定光線束
を被測定物に向けて照射する測定用光学系と、前記測定
光線束のうち前記被測定物表面から反射した散乱光線束
を受光部に導く受光用光学系とを備えて、前記測定用光
学系に、光源からの測定光線束を被測定物に向けて反射
する第一ミラーを設けるとともに、前記受光用光学系
に、前記被測定物表面から反射した散乱光線束を前記受
光部に向けて反射する第二ミラーを設けて、前記第一ミ
ラー及び前記第二ミラーを、両面反射鏡の表裏の反射面
を各別に用いて構成してある計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の計測装置としては、前記第一ミ
ラー及び前記第二ミラーを、表裏両面に反射面が形成さ
れた平行平面基板の両面を各別に用いて構成してあっ
た。例えば、成形用型やデザインされた各種製品の模型
から外観形状を入力して最終設計図面に仕上げるCAD
用データの入力装置や、教育用や販売用に用いられる三
次元映像資料の入力装置、医療用診断装置、或いはロボ
ットの視覚センサとして用いられる三次形状計測装置で
は、光源からの測定光線束を参照面上の被測定物に向け
て走査する測定用光学系と、前記測定光線束のうち前記
被測定物表面から反射した散乱光線束を受光部に導く受
光用光学系と、前記受光部による前記散乱光線束の検出
出力に基づき前記参照面からの前記被測定物表面の距離
を演算導出する信号処理部とから構成してあり、前記測
定用光学系を、前記光源からの投影光線束を走査する第
一可動ミラーと、その第一可動ミラーにより走査された
投影光線束を前記被測定物に向けて反射する第一固定ミ
ラーとから構成するとともに、前記受光用光学系を、前
記被測定物表面からの散乱光線束を反射する第二固定ミ
ラーと、その第二固定ミラーにより反射された散乱光線
束を前記受光部に導く第二可動ミラーとを備えて構成し
て、前記第一可動ミラー及び前記第二可動ミラーを、表
裏両面に反射面が形成された平行平面基板の両面を各別
に用いて構成してあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術によれば、図6に示すように、第一(可動)ミラー
4A及び前記第二(可動)ミラー4Bを、表裏両面に反
射面が形成された平行平面基板M1の両面に形成された
反射面S1,S2を各別に用いて構成していたので、受
光部で検出された散乱光線束H2は、光源から照射され
た測定光線束H1に対して平行平面基板の厚さd0に起
因してΔLずれることになり、このずれが検出誤差とな
って表れるという欠点があった。特に、このずれΔLは
ミラーが回転して入射角が異なるにつれて異なる。この
欠点を解消するために、平行平面基板の厚さを小にして
ずれを小さくすることが考えられるが、この場合には、
基板の平面度が保証されなくなる虞があるので限界があ
る。本発明の目的は上述した従来欠点を解消する点にあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による計測装置の特徴構成は、両面反射鏡
を、透明基板の一方の面にのみ反射面を形成して構成し
てあることにある。
【0005】
【作用】第一(可動)ミラー及び前記第二(可動)ミラ
ーを、透明基板の一方の面にのみ形成された反射面の両
面を各別に用いて構成すれば、測定光線束或いは散乱光
線束の一方が、前記反射面で反射する際に透明基板(例
えば光学ガラス等)を透過することになる。この場合、
図1に示すように、厚さd0の透明基板を透過して反射
面で反射され、再度その透明基板を透過してくる光線束
は、空気と透明基板との屈折率の相違から、実質的に
は、厚さd0より小なる厚さd1の基板の両面に反射面を
形成した反射ミラーから反射したと同様の差が生じる。
即ち、充分な平面度を確保するうえで必要な厚さd0
基板で構成しながらも、より小なる厚さd1の基板にミ
ラーを形成したと同様の効果がえられるのである。
【0006】
【発明の効果】従って、本発明によれば、基板の平面度
が保証される厚さを確保しながらも、平行平面基板の厚
さに起因する測定光線束と散乱光線束のずれを小さくす
ることのできる計測装置を提供できるようになった。
【0007】
【実施例】以下実施例を説明する。計測装置の一例であ
る三次元形状計測装置は、図3に示すように、レーザー
発振器を設けてスポット光を出力する光源3と、その光
源3からの測定光線束をX−Y参照面1上の被測定物2
に向けてX方向に走査する測定用光学系4と、前記測定
光線束のうち前記被測定物2表面から反射した散乱光線
束を検出する受光部6と、受光部6に前記散乱光線束を
導く受光用光学系5とからなる光学系ユニットUと、前
記受光部6による前記散乱光線束の検出出力に基づき前
記参照面1からの前記被測定物2表面の距離を演算導出
する信号処理部7と、前記光学系ユニットUを制御する
計測制御部8と、信号処理部7及び計測制御部8から得
られたX,Y,Z三次元データから被測定物2の形状モ
デルを生成するモデル生成部9とで構成してある。
【0008】測定用光学系4は、光源3からの測定光線
束を走査する第一可動ミラー4Aと、その第一可動ミラ
ー4Aにより走査された測定光線束を被測定物2に向け
て反射する第一固定ミラー4Bとから構成するととも
に、受光用光学系5を、被測定物2表面からの散乱光線
束を反射する第二固定ミラー5Bと、その第二固定ミラ
ー5Bにより反射された散乱光線束を受光部6に導く第
二可動ミラー5Aと、第二可動ミラー5Aで反射された
散乱光線束を受光部6で収束させる結像レンズ5Cとか
ら構成してある。
【0009】第一可動ミラー4A及び第二可動ミラー5
Aは、図1に示すように、透明基板M1の一方の面にの
みアルミコーティングにより反射面Sが形成された両面
反射鏡Mと、その両面反射鏡Mを回動させるモータMO
Tとで構成してある。即ち、反射面Sの両面を各別のミ
ラー4A,5Aの反射面としてある。
【0010】計測制御部8は、モータMOTを回動させ
て測定光線束をX方向に走査するとともに、光学系ユニ
ットUをY方向に移動させてZ−Y平面上を走査する。
信号処理部7は、図2に示すように、一次元イメージセ
ンサCCDを備えた受光部6で検出される距離X0
1が、ΔX0に比例すること、及び、参照平面1からの測
定対象物2の表面位置Z0が、Z0・θ=ΔX0なる関係
を有することからZ0を求める。即ち、理論上、参照平
面1で反射される検出光線束は必ず図中のポイントX0
に集光することになる。モデル生成部9は、計測制御部
8による第一可動ミラー4A及び第二可動ミラー5Aの
回転角(モータMOTの回転角)からX−Y平面上の計
測ポイントを把握し、信号処理部7により導出されたそ
のポイントにおけるZ座標とから被測定物2の形状モデ
ルを生成する。
【0011】以下、本発明の別実施例を説明する。先の
実施例では光学系ユニットUのY軸方向への走査機構に
ついて詳述していないが、これは既存の技術、例えばモ
ータとプーリー等の駆動機構を用いて構成すればよい。
両面反射ミラーMは、その表裏何れの面を測定光線束、
或いは散乱光線束に用いてもよい。光学系ユニットUの
構成はこの構成に限定するものではなく,先の実施例で
説明した原理に基づき三次元座標を導出するものであれ
ば任意に構成してよく、例えば図4に示すように、先の
実施例における可動ミラー4A,5Aを固定して、第一
固定ミラー4Bを回動させることで測定光線束を走査す
るように構成してもよく、図5に示すように、測定光線
束と散乱光線束で形成される平面をY軸方向に走査する
べく、X軸と平行な軸心周りに回動自在の反射ミラーを
設けて構成してもよい。先の実施例では、計測装置とし
て三次元形状計測装置を用いて説明したが、計測装置は
これに限定するものではなく、測距装置等、他の計測装
置に用いることができる。
【0012】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】原理を示す要部の説明図
【図2】原理を示す要部の説明図
【図3】三次元形状計測装置の全体構成図
【図4】別実施例を示す三次元形状計測装置の全体構成
【図5】別実施例を示す三次元形状計測装置の全体構成
【図6】従来例を示す要部の原理を示す説明図
【符号の説明】
1 参照面 2 対象物 3 光源 4 投影用光学系 4A 第一可動ミラー 4B 第一固定ミラー 5 受光用光学系 5A 第二可動ミラー 5B 第二固定ミラー 6 受光部 7 信号処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若井 秀樹 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 榎本 和彦 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源(3)からの測定光線束を参照面
    (1)上の被測定物(2)に向けて走査する測定用光学
    系(4)と、前記測定光線束のうち前記被測定物(2)
    表面から反射した散乱光線束を受光部(6)に導く受光
    用光学系(5)と、前記受光部(6)による前記散乱光
    線束の検出出力に基づき前記参照面(1)からの前記被
    測定物(2)表面の距離を演算導出する信号処理部
    (7)とから構成してあり、 前記測定用光学系(4)を、前記光源(3)からの測定
    光線束を走査する第一可動ミラー(4A)と、その第一
    可動ミラー(4A)により走査された測定光線束を前記
    被測定物(2)に向けて反射する第一固定ミラー(4
    B)とから構成するとともに、前記受光用光学系(5)
    を、前記被測定物(2)表面からの散乱光線束を反射す
    る第二固定ミラー(5B)と、その第二固定ミラー(5
    B)により反射された散乱光線束を前記受光部(6)に
    導く第二可動ミラー(5A)とを備えて構成して、前記
    第一可動ミラー(4A)及び前記第二可動ミラー(5
    A)を、両面反射鏡(M)の表裏の反射面を各別に用い
    て構成してある計測装置であって、 前記両面反射鏡(M)を、透明基板(M1)の一方の面
    にのみ反射面を形成して構成してある計測装置。
  2. 【請求項2】 光源(3)からの測定光線束を被測定物
    (2)に向けて照射する測定用光学系(4)と、前記測
    定光線束のうち前記被測定物(2)表面から反射した散
    乱光線束を受光部(6)に導く受光用光学系(5)とを
    備えて、前記測定用光学系(4)に、光源(3)からの
    測定光線束を被測定物(2)に向けて反射する第一ミラ
    ー(4A)を設けるとともに、前記受光用光学系(5)
    に、前記被測定物(2)表面から反射した散乱光線束を
    前記受光部(6)に向けて反射する第二ミラー(5A)
    を設けて、前記第一ミラー(4A)及び前記第二ミラー
    (5A)を、両面反射鏡(M)の表裏の反射面を各別に
    用いて構成してある計測装置であって、 前記両面反射鏡(M)を、透明基板(M1)の一方の面
    にのみ反射面を形成して構成してある計測装置。
JP266792A 1992-01-10 1992-01-10 計測装置 Pending JPH05187832A (ja)

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JP266792A JPH05187832A (ja) 1992-01-10 1992-01-10 計測装置

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JP266792A JPH05187832A (ja) 1992-01-10 1992-01-10 計測装置

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JP266792A Pending JPH05187832A (ja) 1992-01-10 1992-01-10 計測装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441977B1 (en) 1998-08-10 2002-08-27 Minolta Co., Ltd. Optical apparatus with optical system having long optical path
US8004559B2 (en) 2006-03-23 2011-08-23 Koh Young Technology Inc. Apparatus for measuring three dimensional shape

Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62168007A (ja) * 1986-01-20 1987-07-24 Nachi Fujikoshi Corp 形状認識装置
JPS637143B2 (ja) * 1984-02-29 1988-02-15 Daiwa Shoji Jugen

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