JPH0854208A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH0854208A JPH0854208A JP20935094A JP20935094A JPH0854208A JP H0854208 A JPH0854208 A JP H0854208A JP 20935094 A JP20935094 A JP 20935094A JP 20935094 A JP20935094 A JP 20935094A JP H0854208 A JPH0854208 A JP H0854208A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学装置において、被検面を観察しながら、
その被検面に対して垂直方向の変位を計測可能とする。 【構成】 被検面１を観察するためのテレビカメラレン
ズを有する光学装置であって、半導体レーザ２ａから射
出されるレーザ光を投光レンズ２ｃで被検面１に集光
し、被検面１からの反射光（反射レーザ光を含む）をテ
レビカメラレンズの受光レンズ５ａで受光し、この受光
反射光をプリズム５ｂで分割してＣＣＤ３およびＰＳＤ
４に導き、このＣＣＤ３によって被検面１を観察しなが
ら、ＰＳＤ４によって被検面１に対して垂直方向の変位
を測定する。
その被検面に対して垂直方向の変位を計測可能とする。 【構成】 被検面１を観察するためのテレビカメラレン
ズを有する光学装置であって、半導体レーザ２ａから射
出されるレーザ光を投光レンズ２ｃで被検面１に集光
し、被検面１からの反射光（反射レーザ光を含む）をテ
レビカメラレンズの受光レンズ５ａで受光し、この受光
反射光をプリズム５ｂで分割してＣＣＤ３およびＰＳＤ
４に導き、このＣＣＤ３によって被検面１を観察しなが
ら、ＰＳＤ４によって被検面１に対して垂直方向の変位
を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は被検面をモニタで観察
可能とするテレビカメラレンズ等の光学装置に係り、特
に詳しくは被検面を観察しながら、同被検面に対して垂
直方向の変位測定可能とする光学装置に関するものであ
る。
可能とするテレビカメラレンズ等の光学装置に係り、特
に詳しくは被検面を観察しながら、同被検面に対して垂
直方向の変位測定可能とする光学装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の光学装置（テレビカメラレン
ズ）を用いて被検面の平面計測については、近年の画像
処理技術の進歩により非接触で高精度な測定が可能であ
る。しかし、被検面に対して垂直方向の変位を測定する
は困難である。
ズ）を用いて被検面の平面計測については、近年の画像
処理技術の進歩により非接触で高精度な測定が可能であ
る。しかし、被検面に対して垂直方向の変位を測定する
は困難である。
【０００３】一方、レーザ変位計等を用いて被検面に対
して垂直方向の変位を測定する方法があり、この方法に
よればその被検面の垂直方法の変位を高精度で測定する
ことができる。
して垂直方向の変位を測定する方法があり、この方法に
よればその被検面の垂直方法の変位を高精度で測定する
ことができる。
【０００４】このように、テレビカメラレンズの光学装
置によって被検面を観察する一方、レーザ変位計等によ
ってその被検体の垂直方向の変位を測定すれば、３次元
測定機を用いづとも、被検面を３次元計測が可能であ
る。
置によって被検面を観察する一方、レーザ変位計等によ
ってその被検体の垂直方向の変位を測定すれば、３次元
測定機を用いづとも、被検面を３次元計測が可能であ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】しかし、上記テレビカメ
ラレンズの光学装置を用いて被検面を観察し、レーザ変
位計等を用いて被検体の垂直方向の変位を測定しようと
した場合、３次元測定機と同様に、どうしてもコストア
ップになってしまう。
ラレンズの光学装置を用いて被検面を観察し、レーザ変
位計等を用いて被検体の垂直方向の変位を測定しようと
した場合、３次元測定機と同様に、どうしてもコストア
ップになってしまう。
【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はテレビカメラレンズを用いて被検面を
観察しながら、しかもその被検面に対して垂直方向の変
位を計測可能とすることができるようにした光学装置を
提供することにある。
あり、その目的はテレビカメラレンズを用いて被検面を
観察しながら、しかもその被検面に対して垂直方向の変
位を計測可能とすることができるようにした光学装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の光学装置は、少なくとも被検面にレーザ
光を集光する投光光学系と、前記被検面からの反射レー
ザを含む反射光を受光して分割し、該分割された一方の
反射光をＣＣＤに導き、他方の反射光をＰＳＤに導く受
光光学系とを備え、前記ＣＣＤによって前記被検面を観
察可能とし、前記ＰＳＤによって前記被検面に対して垂
直方向の変位を測定可能としたことを要旨とする。
に、この発明の光学装置は、少なくとも被検面にレーザ
光を集光する投光光学系と、前記被検面からの反射レー
ザを含む反射光を受光して分割し、該分割された一方の
反射光をＣＣＤに導き、他方の反射光をＰＳＤに導く受
光光学系とを備え、前記ＣＣＤによって前記被検面を観
察可能とし、前記ＰＳＤによって前記被検面に対して垂
直方向の変位を測定可能としたことを要旨とする。
【０００８】
【作用】上記手段によると、上記受光光学系の受光レン
ズ（テレビカメラレンズ）によって被検面からの反射光
（反射レーザ光を含む）が取り込まれ、この反射光が受
光光学系のプリズムで分割されてＣＣＤおよびＰＳＤに
導かれる。上記ＣＣＤは受光レンズの焦点位置に配置さ
れており、このＣＣＤには反射光による被検面の像が結
像される。また、ＰＳＤには反射レーザ光のスポットが
入射されており、このスポットが被検面に対して垂直方
向の変位に相当する位置に入射される。このように、簡
単な構成の受光光学系により、上記ＣＣＤを用いて被検
面が観察され、ＰＳＤを用いて被検面に対して垂直方向
の変位が計測される。
ズ（テレビカメラレンズ）によって被検面からの反射光
（反射レーザ光を含む）が取り込まれ、この反射光が受
光光学系のプリズムで分割されてＣＣＤおよびＰＳＤに
導かれる。上記ＣＣＤは受光レンズの焦点位置に配置さ
れており、このＣＣＤには反射光による被検面の像が結
像される。また、ＰＳＤには反射レーザ光のスポットが
入射されており、このスポットが被検面に対して垂直方
向の変位に相当する位置に入射される。このように、簡
単な構成の受光光学系により、上記ＣＣＤを用いて被検
面が観察され、ＰＳＤを用いて被検面に対して垂直方向
の変位が計測される。
【０００９】
【実施例】この発明の光学装置は、被検面にレーザ光を
投光し、被検面からの反射レーザ光を含む反射光を同被
検面を観察するためのテレビカメラレンズで受光し、こ
の受光反射光を分割すれば、このテレビカメラレンズを
用いて被検面に対して垂直方向の変位も測定可能である
ことに着目し、そのテレビカメラレンズで受光された反
射光により被検面を観察しながら、受光された反射レー
ザ光によりその垂直方向の変位測定を可能とするもので
ある。
投光し、被検面からの反射レーザ光を含む反射光を同被
検面を観察するためのテレビカメラレンズで受光し、こ
の受光反射光を分割すれば、このテレビカメラレンズを
用いて被検面に対して垂直方向の変位も測定可能である
ことに着目し、そのテレビカメラレンズで受光された反
射光により被検面を観察しながら、受光された反射レー
ザ光によりその垂直方向の変位測定を可能とするもので
ある。
【００１０】そのため、この発明の光学装置は図１に示
す構成をしている。図１において、この光学装置は、被
検面１にレーザ光を集光し、また被検面１を照明するた
めの投光光学系２と、被検面１からの反射光（反射レー
ザ光を含む）を受光し、この受光された反射光をＣＣＤ
３およびＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔ‐ｉ
ｖｅ ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）４に導く受光光
学系５とからなっている。なお、被検面１の照明は必ず
しも必要としない。
す構成をしている。図１において、この光学装置は、被
検面１にレーザ光を集光し、また被検面１を照明するた
めの投光光学系２と、被検面１からの反射光（反射レー
ザ光を含む）を受光し、この受光された反射光をＣＣＤ
３およびＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔ‐ｉ
ｖｅ ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）４に導く受光光
学系５とからなっている。なお、被検面１の照明は必ず
しも必要としない。
【００１１】投光光学系２は、被検面１に必要な照明光
を照射する照明２ａと、レーザ光を射出する半導体レー
ザ（ＬＤ）２ｂと、この射出されたレーザ光を被検面１
に集光する投光レンズ２ｃとからなっている。受光光学
系５は、被検面１からの反射光（反射照明光およびレー
ザ光）を受光する受光レンズ（テレビカメラレンズ）５
ａと、この受光された反射光を分割してＣＣＤ３および
ＰＳＤ４に導くためのプリズム５ｂとからなっている。
また、ＣＣＤ３は受光レンズ５ａの焦点に配置されてお
り、ＰＳＤ４は例えば受光レンズ５ａの光軸と直角方向
で、受光レンズ５ａの焦点と同じ距離に配置されてい
る。
を照射する照明２ａと、レーザ光を射出する半導体レー
ザ（ＬＤ）２ｂと、この射出されたレーザ光を被検面１
に集光する投光レンズ２ｃとからなっている。受光光学
系５は、被検面１からの反射光（反射照明光およびレー
ザ光）を受光する受光レンズ（テレビカメラレンズ）５
ａと、この受光された反射光を分割してＣＣＤ３および
ＰＳＤ４に導くためのプリズム５ｂとからなっている。
また、ＣＣＤ３は受光レンズ５ａの焦点に配置されてお
り、ＰＳＤ４は例えば受光レンズ５ａの光軸と直角方向
で、受光レンズ５ａの焦点と同じ距離に配置されてい
る。
【００１２】上記構成の光学装置によると、受光レンズ
５ａのテレビカメラレンズによって被検面１がＣＣＤ３
に結像し、このＣＣＤ３によって得られた映像信号を映
像処理することにより、被検面１をモニタに表示するこ
とができ、その被検面１の観察が可能となる。
５ａのテレビカメラレンズによって被検面１がＣＣＤ３
に結像し、このＣＣＤ３によって得られた映像信号を映
像処理することにより、被検面１をモニタに表示するこ
とができ、その被検面１の観察が可能となる。
【００１３】一方、反射レーザ光のスポットがＰＳＤ４
に入射し、このＰＳＤ４の入射位置により被検面１に対
して垂直方向の変位が測定可能となる。例えば、図１の
破線に示すように、被検面１に対して垂直方向の変位が
ａである場合、ＰＳＤ４には中心から距離ｘの箇所に反
射レーザ光のスポットが入射する。この距離ｘに応じた
検出信号がＰＳＤ４から出力され、この検出信号により
その垂直方向の変位ａが測定される。
に入射し、このＰＳＤ４の入射位置により被検面１に対
して垂直方向の変位が測定可能となる。例えば、図１の
破線に示すように、被検面１に対して垂直方向の変位が
ａである場合、ＰＳＤ４には中心から距離ｘの箇所に反
射レーザ光のスポットが入射する。この距離ｘに応じた
検出信号がＰＳＤ４から出力され、この検出信号により
その垂直方向の変位ａが測定される。
【００１４】また、ＣＣＤ３には反射レーザ光も入射し
ており、この反射レーザ光による映像がモニタに表示さ
れることから、被検面１に対して垂直方向の変位位置を
確認することができる。したがって、モニタの映像（被
検面１の平面像）を観察しながら、その垂直方向の変位
の測定が可能となる。
ており、この反射レーザ光による映像がモニタに表示さ
れることから、被検面１に対して垂直方向の変位位置を
確認することができる。したがって、モニタの映像（被
検面１の平面像）を観察しながら、その垂直方向の変位
の測定が可能となる。
【００１５】このように、テレビカメラレンズの他に、
プリズム５ｂを備えた受光光学系５によって被検面１で
反射されたレーザ光を受光するようにしたので、簡単な
光学部品（プリズム）を追加するだけ、被検面１を観察
しながら、被検面１に対して垂直方向の変位を測定する
ことが可能となる。また、上記モニタの映像（被検面１
の平面像）と被検面１に対して垂直方向の変位測定値と
をもとにして画像処理装置で画像処理することにより、
簡単な３次元測定機を実現することができる。
プリズム５ｂを備えた受光光学系５によって被検面１で
反射されたレーザ光を受光するようにしたので、簡単な
光学部品（プリズム）を追加するだけ、被検面１を観察
しながら、被検面１に対して垂直方向の変位を測定する
ことが可能となる。また、上記モニタの映像（被検面１
の平面像）と被検面１に対して垂直方向の変位測定値と
をもとにして画像処理装置で画像処理することにより、
簡単な３次元測定機を実現することができる。
【００１６】図２はこの発明の第２の実施例を示す光学
装置の概略的平面図である。なお、図中、図１と同一部
分にが同一符号を付し重複説明を省略する。図２におい
て、この光学装置は、図１に示すＰＳＤ４に変えてＣＣ
Ｄ６を用いている。すなわち、ＰＳＤ４はＣＣＤより安
価であるが、増幅に伴う雑音の問題があり、信号処理が
複雑なものになってしまうからである。
装置の概略的平面図である。なお、図中、図１と同一部
分にが同一符号を付し重複説明を省略する。図２におい
て、この光学装置は、図１に示すＰＳＤ４に変えてＣＣ
Ｄ６を用いている。すなわち、ＰＳＤ４はＣＣＤより安
価であるが、増幅に伴う雑音の問題があり、信号処理が
複雑なものになってしまうからである。
【００１７】図３はこの発明の第３の実施例を示す光学
装置の概略的平面図である。なお、図中、図１と同一部
分には同一符号を付し重複説明を省略する。図３におい
て、この光学装置は、プリズム５ｂとＰＳＤ４の間に補
助レンズ７を備え、ブリズム５ｂで分割された反射レー
ザ光を補助レンズ７を介してＰＳＤ４に導くようにして
いる。
装置の概略的平面図である。なお、図中、図１と同一部
分には同一符号を付し重複説明を省略する。図３におい
て、この光学装置は、プリズム５ｂとＰＳＤ４の間に補
助レンズ７を備え、ブリズム５ｂで分割された反射レー
ザ光を補助レンズ７を介してＰＳＤ４に導くようにして
いる。
【００１８】この補助レンズ７は反射レーザ光によるス
ポットがＰＳＤ４に結像する際にその結像位置を変える
働きをし、その位置を大きくする。すなわち、補助レン
ズ７は例えば凹レンズであり、被検面１に対して垂直方
向の変位がその凹レンズにより拡大された形となる。例
えば図４に示すように、反射レーザ光のスポットが中心
から距離ｘにある場合（同図の破線に示す）、上記補助
レンズ７によってその反射レーザ光のスポットが中心か
ら距離ｙまで拡大される（同図の実線に示す）。
ポットがＰＳＤ４に結像する際にその結像位置を変える
働きをし、その位置を大きくする。すなわち、補助レン
ズ７は例えば凹レンズであり、被検面１に対して垂直方
向の変位がその凹レンズにより拡大された形となる。例
えば図４に示すように、反射レーザ光のスポットが中心
から距離ｘにある場合（同図の破線に示す）、上記補助
レンズ７によってその反射レーザ光のスポットが中心か
ら距離ｙまで拡大される（同図の実線に示す）。
【００１９】ところで、被検面１に対して垂直方向の変
位が小さいときには、ＰＳＤ４ではその変位測定の精度
が余りよくない。しかし、この実施例では、上述したよ
うに、被検面１に対して垂直方向の変位を拡大するよう
にしたので、ＰＳＤ４を用いてもその変位を十分な精度
で計測することが可能となる。
位が小さいときには、ＰＳＤ４ではその変位測定の精度
が余りよくない。しかし、この実施例では、上述したよ
うに、被検面１に対して垂直方向の変位を拡大するよう
にしたので、ＰＳＤ４を用いてもその変位を十分な精度
で計測することが可能となる。
【００２０】なお、上述した実施例では、被検面１から
の反射光（反射レーザ光を含む）をプリズム５ｂでＣＣ
Ｄ３およびＰＳＤ４もしくはＣＣＤ６に分割している
が、そのプリズム５ｂに変えてハーフミラーを用いても
よい。また、被検面１に対して垂直方向の変位を測定す
る位置が予め分かっているいる場合には、プリズム５ｂ
あるいはハーフミラーとしては、レーザ光の波長のみを
反射し、他の可視光を透過するコーティングを施したも
のであってもよい。
の反射光（反射レーザ光を含む）をプリズム５ｂでＣＣ
Ｄ３およびＰＳＤ４もしくはＣＣＤ６に分割している
が、そのプリズム５ｂに変えてハーフミラーを用いても
よい。また、被検面１に対して垂直方向の変位を測定す
る位置が予め分かっているいる場合には、プリズム５ｂ
あるいはハーフミラーとしては、レーザ光の波長のみを
反射し、他の可視光を透過するコーティングを施したも
のであってもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光学装
置は被検面にレーザ光を投光し、被検面からの反射レー
ザ光を含む反射光を同被検面を観察するためのテレビカ
メラレンズで受光し、この受光反射光を分割してＣＣＤ
およびＰＳＤ等に導くようにしたので、テレビカメラレ
ンズに光学部品（プリズム）を追加した簡単な光学装置
で被検面を観察しながら、被検面に対して垂直方向の変
位を測定することが可能となり、また画像処理装置を用
いれば簡単な３次元測定機としての利用も可能であると
いう効果がある。
置は被検面にレーザ光を投光し、被検面からの反射レー
ザ光を含む反射光を同被検面を観察するためのテレビカ
メラレンズで受光し、この受光反射光を分割してＣＣＤ
およびＰＳＤ等に導くようにしたので、テレビカメラレ
ンズに光学部品（プリズム）を追加した簡単な光学装置
で被検面を観察しながら、被検面に対して垂直方向の変
位を測定することが可能となり、また画像処理装置を用
いれば簡単な３次元測定機としての利用も可能であると
いう効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例を示す光学装置の概略
的平面図である。
的平面図である。
【図２】この発明の第２の実施例を示す光学装置の概略
的平面図である。
的平面図である。
【図３】この発明の第３の実施例を示す光学装置の概略
的平面図である。
的平面図である。
【図４】図３に示す光学装置の概略的部分平面図であ
る。
る。
１ 被検面 ２ 投光光学系 ２ａ 照明 ２ｂ 半導体レーザ ２ｃ 投光レンズ ３，６ ＣＣＤ ４ ＰＳＤ ５ 受光光学系 ５ａ 受光レンズ（テレビカメラレンズ） ５ｂ プリズム ７ 補助レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも被検面にレーザ光を集光する
投光光学系と、前記被検面からの反射レーザを含む反射
光を受光して分割し、該分割された一方の反射光をＣＣ
Ｄに導き、他方の反射光をＰＳＤに導く受光光学系とを
備え、前記ＣＣＤによって前記被検面を観察可能とし、
前記ＰＳＤによって前記被検面に対して垂直方向の変位
を測定可能としたことを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 前記投光光学系は少なくとも半導体レー
ザおよび同半導体レーザから射出されたレーザ光を前記
被検面に集光するレンズからなり、前記受光光学系は前
記被検面からの反射レーザ光を含む反射光を受光する受
光レンズと、該受光レンズで受光された反射光を分割し
て前記ＣＣＤおよびＰＳＤに導くためのプリズムとから
なる請求項１記載の光学装置。 - 【請求項３】 前記ＰＳＤに代えてＣＣＤを用いてなる
請求項１または請求項２記載の光学装置。 - 【請求項４】 前記プリズムと前記ＰＳＤとの間に補助
レンズを配置してなる請求項２の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20935094A JPH0854208A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20935094A JPH0854208A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854208A true JPH0854208A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16571502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20935094A Pending JPH0854208A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0854208A (ja) |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP20935094A patent/JPH0854208A/ja active Pending
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