JP2000258130A - 光学式厚み計及び光学式距離計 - Google Patents
光学式厚み計及び光学式距離計Info
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- JP2000258130A JP2000258130A JP11062829A JP6282999A JP2000258130A JP 2000258130 A JP2000258130 A JP 2000258130A JP 11062829 A JP11062829 A JP 11062829A JP 6282999 A JP6282999 A JP 6282999A JP 2000258130 A JP2000258130 A JP 2000258130A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基準物体が必要なく、位置変化による誤差を
自己調整することにある。 【解決手段】このような光学式距離計および光学式厚み
計を提供するため、距離計1および2から測定対象3ま
での距離を測定し、同時に、距離計1と距離計2の間の
距離も測ることによって、周囲の温度変化および経年変
化等による距離計1および距離計2の位置ずれを知るこ
とができる。これによって、距離計1および距離計2の
位置を校正し、位置ずれによる測定誤差をなくすことが
できる。位置校正方法は基準光源や散乱体などを設け、
これら基準光源や散乱体の光点を受光手段に結像すると
同時に、結像位置は測定対象の結像位置と一致するよう
に基準光源や散乱体の位置を調整する。この結果、基準
光源や散乱体の位置を知ることにより、測定対象の位置
を求めることができる。
自己調整することにある。 【解決手段】このような光学式距離計および光学式厚み
計を提供するため、距離計1および2から測定対象3ま
での距離を測定し、同時に、距離計1と距離計2の間の
距離も測ることによって、周囲の温度変化および経年変
化等による距離計1および距離計2の位置ずれを知るこ
とができる。これによって、距離計1および距離計2の
位置を校正し、位置ずれによる測定誤差をなくすことが
できる。位置校正方法は基準光源や散乱体などを設け、
これら基準光源や散乱体の光点を受光手段に結像すると
同時に、結像位置は測定対象の結像位置と一致するよう
に基準光源や散乱体の位置を調整する。この結果、基準
光源や散乱体の位置を知ることにより、測定対象の位置
を求めることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象の厚みを
測定する光学式厚み計及び測定対象までの距離を測定す
る光学式距離計に関する。
測定する光学式厚み計及び測定対象までの距離を測定す
る光学式距離計に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の光学式距離計および光学
式厚み計の原理を説明する図である。
式厚み計の原理を説明する図である。
【0003】二つの光学式距離計21、22が互いに向
き合うように配置され、これら光学式距離計21、22
の間に、測定対象23が配置されている。この光学式距
離計21は、測定対象23の表面にレーザ光を照射する
レーザ光源24、測定対象23の表面からの前記レーザ
光の反射光を集光する集光レンズ25および測定対象2
3の表面にある前記照射レーザの光点を結像する受光手
段26などで構成されている。光学式距離計22も同様
の構成であるので、その説明を省略する。
き合うように配置され、これら光学式距離計21、22
の間に、測定対象23が配置されている。この光学式距
離計21は、測定対象23の表面にレーザ光を照射する
レーザ光源24、測定対象23の表面からの前記レーザ
光の反射光を集光する集光レンズ25および測定対象2
3の表面にある前記照射レーザの光点を結像する受光手
段26などで構成されている。光学式距離計22も同様
の構成であるので、その説明を省略する。
【0004】光学式距離計21のレーザ光源24から放
射されたレーザ光は、測定対象23の表面に入射され、
ここで反射された後、集光レンズ25を通して受光手段
26に結像される。この受光手段26は少なくとも1次
元の光強度分布を求めることが可能な固体撮像素子CC
Dまたは半導体位置検出器PSD等が用いられている。
射されたレーザ光は、測定対象23の表面に入射され、
ここで反射された後、集光レンズ25を通して受光手段
26に結像される。この受光手段26は少なくとも1次
元の光強度分布を求めることが可能な固体撮像素子CC
Dまたは半導体位置検出器PSD等が用いられている。
【0005】ところで、このような光学系は、受光手段
26に結像された像の位置が光学式距離計21と測定対
象23の間との距離に応じて変化することから、受光手
段26の像の位置から光学式距離計21と測定対象23
との間の距離D1を計測することができる。同様に、光
学式距離計22と測定対象23との間の距離D2も光学
式距離計22の受光手段により計測することができる。
この結果、光学式距離計21と22との間の距離L、D
1およびD2から測定対象23の厚みTは下式から求め
ることができる。
26に結像された像の位置が光学式距離計21と測定対
象23の間との距離に応じて変化することから、受光手
段26の像の位置から光学式距離計21と測定対象23
との間の距離D1を計測することができる。同様に、光
学式距離計22と測定対象23との間の距離D2も光学
式距離計22の受光手段により計測することができる。
この結果、光学式距離計21と22との間の距離L、D
1およびD2から測定対象23の厚みTは下式から求め
ることができる。
【0006】 T=L−D1−D2 (1) この測定方法を利用する場合、周囲の温度変化および経
年の位置変化により光学式距離計21と22との間の距
離Lも変化するため、このLを定期的に校正する必要が
ある。この校正方法の一つとしては、両距離計21、2
2間に厚さTの既知の基準物を設定し、この基準物の厚
さを計測し、二つの光学式距離計21と22との間の距
離Lを校正している。
年の位置変化により光学式距離計21と22との間の距
離Lも変化するため、このLを定期的に校正する必要が
ある。この校正方法の一つとしては、両距離計21、2
2間に厚さTの既知の基準物を設定し、この基準物の厚
さを計測し、二つの光学式距離計21と22との間の距
離Lを校正している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
計測方法は、基準物が必要であり、また、基準物による
厚み計の校正作業に多大な手間を要する問題がある。
計測方法は、基準物が必要であり、また、基準物による
厚み計の校正作業に多大な手間を要する問題がある。
【0008】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、基準物を使用することなく、短時間で厚み測定
及び距離校正を実現する光学式厚み計及び光学式距離計
を提供することにある。
もので、基準物を使用することなく、短時間で厚み測定
及び距離校正を実現する光学式厚み計及び光学式距離計
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、光源および受光手段を有する二つの光学式
距離計間に測定対象を設置し、当該測定対象の厚さを測
定する光学式厚み計において、前記測定対象の未設置
時、前記一方の光学式距離計の光源から光を照射し、前
記他方の光学式距離計から反射されてくる光の前記受光
手段への結像位置から前記二つの光学式距離計間の距離
を測定する第1の距離測定手段と、前記測定対象の設置
時、前記各光学式距離計の光源からそれぞれ光を照射
し、前記測定対象の各面から反射されてくる光による受
光手段への結像位置から前記測定対象までの距離をそれ
ぞれ測定する二つの第2の距離測定手段とを備え、これ
ら第1および二つの第2の距離測定手段の測定距離から
測定対象の厚みを測定することにある。
決するため、光源および受光手段を有する二つの光学式
距離計間に測定対象を設置し、当該測定対象の厚さを測
定する光学式厚み計において、前記測定対象の未設置
時、前記一方の光学式距離計の光源から光を照射し、前
記他方の光学式距離計から反射されてくる光の前記受光
手段への結像位置から前記二つの光学式距離計間の距離
を測定する第1の距離測定手段と、前記測定対象の設置
時、前記各光学式距離計の光源からそれぞれ光を照射
し、前記測定対象の各面から反射されてくる光による受
光手段への結像位置から前記測定対象までの距離をそれ
ぞれ測定する二つの第2の距離測定手段とを備え、これ
ら第1および二つの第2の距離測定手段の測定距離から
測定対象の厚みを測定することにある。
【0010】このような手段を講じたことにより、測定
対象を測定する前に、光学式距離計は対向する他の光学
式距離計までの距離を図ることにより、基準物の必要が
なく、この二つ光学式距離計間の正確な距離を知ること
ができる。この正確な距離データを記憶手段に保存し、
その後の測定に利用される。
対象を測定する前に、光学式距離計は対向する他の光学
式距離計までの距離を図ることにより、基準物の必要が
なく、この二つ光学式距離計間の正確な距離を知ること
ができる。この正確な距離データを記憶手段に保存し、
その後の測定に利用される。
【0011】別の発明は、何れか一方の光学式距離計の
受光手段として、前記測定対象を設置する設置ラインと
平行をなすライン上に二つの受光手段を配置し、そのう
ち一方の受光手段を前記二つの光学式距離計間の距離測
定用とし、他方の受光手段を前記測定対象までの距離測
定用とすることにある。
受光手段として、前記測定対象を設置する設置ラインと
平行をなすライン上に二つの受光手段を配置し、そのう
ち一方の受光手段を前記二つの光学式距離計間の距離測
定用とし、他方の受光手段を前記測定対象までの距離測
定用とすることにある。
【0012】このような手段を講じたことにより、二つ
の受光手段を使うことにより、この受光手段は集光レン
ズから遠く離れることがあっても、測定対象からの光点
の像を結像することができる。従って、測定対象の微少
な位置変化に対して、受光手段上の像の移動が大きいた
め、光学式距離計は精度よく測定対象の位置を測ること
ができる。
の受光手段を使うことにより、この受光手段は集光レン
ズから遠く離れることがあっても、測定対象からの光点
の像を結像することができる。従って、測定対象の微少
な位置変化に対して、受光手段上の像の移動が大きいた
め、光学式距離計は精度よく測定対象の位置を測ること
ができる。
【0013】また、別の発明は、前記二つの受光手段が
前記測定対象の設置ラインと平行をなすライン上に異な
る位置関係をもって配置されている場合、何れかの受光
手段の前方に結像位置補正用レンズを配置したことにあ
る。
前記測定対象の設置ラインと平行をなすライン上に異な
る位置関係をもって配置されている場合、何れかの受光
手段の前方に結像位置補正用レンズを配置したことにあ
る。
【0014】このような手段を講じたことにより、上記
受光手段は反射されたレーザの照射方向に沿った位置変
化がある時、上記結像位置補正用のレンズにより、二つ
の受光手段における像位置の変化率を一致するように校
正されることが可能になる。
受光手段は反射されたレーザの照射方向に沿った位置変
化がある時、上記結像位置補正用のレンズにより、二つ
の受光手段における像位置の変化率を一致するように校
正されることが可能になる。
【0015】さらに、別の発明は、レーザ光を照射する
レーザ光源と、このレーザ光源から照射されるレーザ光
の光軸ラインに対して垂直な方向に設置されるハーフミ
ラーと、このハーフミラーの設置ラインに対して、所定
の距離を隔てて前記レーザ光源の後部側光軸ライン上に
設置される基準光源と、この基準光源から前記ハーフミ
ラーを介して反射される光を結像する受光手段と、前記
レーザ光源によるレーザ光の照射時、前記測定対象を前
後方向に変化させ、当該測定対象から反射されるレーザ
光が前記反射光の同一位置結像により前記測定対象の設
置距離を検出する手段とを備えたことにある。
レーザ光源と、このレーザ光源から照射されるレーザ光
の光軸ラインに対して垂直な方向に設置されるハーフミ
ラーと、このハーフミラーの設置ラインに対して、所定
の距離を隔てて前記レーザ光源の後部側光軸ライン上に
設置される基準光源と、この基準光源から前記ハーフミ
ラーを介して反射される光を結像する受光手段と、前記
レーザ光源によるレーザ光の照射時、前記測定対象を前
後方向に変化させ、当該測定対象から反射されるレーザ
光が前記反射光の同一位置結像により前記測定対象の設
置距離を検出する手段とを備えたことにある。
【0016】このような手段を講じたことにより、上記
基準光源の基準位置を利用し、測定対象および対向する
他の光学式距離計の基準位置を決めることができる。
基準光源の基準位置を利用し、測定対象および対向する
他の光学式距離計の基準位置を決めることができる。
【0017】さらに、別の発明は、レーザ光を照射する
レーザ光源と、このレーザ光源から照射されるレーザ光
の光軸ラインに対して垂直な方向に設置されるハーフミ
ラーと、このハーフミラーの設置ラインに対して、所定
の距離を隔てて前記レーザ光源の前方ライン上に設置さ
れる散乱体と、この散乱体の前方であって前記光軸ライ
ン上に設置されるスリットと、この散乱体から散乱され
るレーザ光が前記ハーフミラーを介して反射される反射
光を結像する受光手段と、前記レーザ光源によるレーザ
光の照射時、前記測定対象を前後方向に変化させ、当該
測定対象から反射されるレーザ光が前記反射光の同一位
置結像により前記測定対象の距離を測定する距離測定手
段とを備えたことにある。
レーザ光源と、このレーザ光源から照射されるレーザ光
の光軸ラインに対して垂直な方向に設置されるハーフミ
ラーと、このハーフミラーの設置ラインに対して、所定
の距離を隔てて前記レーザ光源の前方ライン上に設置さ
れる散乱体と、この散乱体の前方であって前記光軸ライ
ン上に設置されるスリットと、この散乱体から散乱され
るレーザ光が前記ハーフミラーを介して反射される反射
光を結像する受光手段と、前記レーザ光源によるレーザ
光の照射時、前記測定対象を前後方向に変化させ、当該
測定対象から反射されるレーザ光が前記反射光の同一位
置結像により前記測定対象の距離を測定する距離測定手
段とを備えたことにある。
【0018】このような手段を講じたことにより、前記
散乱体からの光が前記ハーフミラーで反射され、前記受
光手段に結像する。この結果、前記散乱体の基準位置を
利用し、測定対象および対向する他の光学式距離計の基
準位置を決めることができる。
散乱体からの光が前記ハーフミラーで反射され、前記受
光手段に結像する。この結果、前記散乱体の基準位置を
利用し、測定対象および対向する他の光学式距離計の基
準位置を決めることができる。
【0019】さらに、別の発明は、二つの光学式距離計
が互いに向かい合うように配置され、一方の光学式距離
計は、請求項4または請求項5に記載する構成の光学式
距離計が用いられ、他方の光学式距離計は、請求項4、
請求項5に記載する構成の光学式距離計または光源およ
び受光手段をもった光学距離計が用いられ、前記二つの
光学式距離計の出力から当該二つの光学式距離計間に設
置される測定対象の厚みを測定することにある。
が互いに向かい合うように配置され、一方の光学式距離
計は、請求項4または請求項5に記載する構成の光学式
距離計が用いられ、他方の光学式距離計は、請求項4、
請求項5に記載する構成の光学式距離計または光源およ
び受光手段をもった光学距離計が用いられ、前記二つの
光学式距離計の出力から当該二つの光学式距離計間に設
置される測定対象の厚みを測定することにある。
【0020】このような手段を講じたことにより、基準
位置を利用し、前記測定対象の厚みを精度良く測定する
ことができる。
位置を利用し、前記測定対象の厚みを精度良く測定する
ことができる。
【0021】さらに、別の発明は、二つの光学式距離計
が互いに向かい合うように配置され、各光学式距離計
は、前記二つの光学式距離計間に配置される測定対象に
光を照射する光源と、この光源を挟んで相反する所定位
置に設置され前記測定対象からの反射光を結像する受光
手段とを備え、前記測定対象の非設定時および設定時の
前記二つの光学式距離計の出力から二つの光学式距離計
間に設定される測定対象の厚みを測定することにある。
が互いに向かい合うように配置され、各光学式距離計
は、前記二つの光学式距離計間に配置される測定対象に
光を照射する光源と、この光源を挟んで相反する所定位
置に設置され前記測定対象からの反射光を結像する受光
手段とを備え、前記測定対象の非設定時および設定時の
前記二つの光学式距離計の出力から二つの光学式距離計
間に設定される測定対象の厚みを測定することにある。
【0022】このような手段を講じたことにより、前記
各光学式距離計の二つの受光手段による二つ測定結果の
平均値を取ることにより、前記測定対象の厚みを精度良
く測定することができる。
各光学式距離計の二つの受光手段による二つ測定結果の
平均値を取ることにより、前記測定対象の厚みを精度良
く測定することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0024】図1は本発明に係る光学式厚み計の一実施
の形態を示す構成図である。この光学式厚み計は、二つ
の光学式距離計1、2が予め決める距離Lをもって、互
いに向き合うように配置されてなる構成である。この光
学式距離計1は、レーザ光を放射するレーサ光源4a、
後記する測定対象から反射されてくるレーザ光を集光す
る集光レンズ5aおよび測定光点を結像する受光手段6
aなどからなり、もう一方の光学式距離計2も同様であ
って、レーサ光源4b、集光レンズ5bおよび受光手段
6bなどで構成されている。
の形態を示す構成図である。この光学式厚み計は、二つ
の光学式距離計1、2が予め決める距離Lをもって、互
いに向き合うように配置されてなる構成である。この光
学式距離計1は、レーザ光を放射するレーサ光源4a、
後記する測定対象から反射されてくるレーザ光を集光す
る集光レンズ5aおよび測定光点を結像する受光手段6
aなどからなり、もう一方の光学式距離計2も同様であ
って、レーサ光源4b、集光レンズ5bおよび受光手段
6bなどで構成されている。
【0025】これら二つの光学式距離計1、2の間には
測定対象3が設定される。D1、D2は測定対象3と光
学式距離計1、2との間の距離を示している。
測定対象3が設定される。D1、D2は測定対象3と光
学式距離計1、2との間の距離を示している。
【0026】次に、以上のような光学式厚み計の動作に
ついて説明する。今光学式距離計1のレーザ光源4aか
らレーザ光を放射すると、この放射されたレーザ光は、
測定対象3の表面に光点を形成した後、その測定対象3
の表面から反射され、集光レーザ5aを通って、受光手
段6a上の位置Aに光点が結像される。受光手段6a
は、固体撮像素子CCDまたは半導体位置検出器PSD
などで構成される。
ついて説明する。今光学式距離計1のレーザ光源4aか
らレーザ光を放射すると、この放射されたレーザ光は、
測定対象3の表面に光点を形成した後、その測定対象3
の表面から反射され、集光レーザ5aを通って、受光手
段6a上の位置Aに光点が結像される。受光手段6a
は、固体撮像素子CCDまたは半導体位置検出器PSD
などで構成される。
【0027】受光手段6a上の結像位置Aは光学原理に
基づき光学式距離計1と測定対象3との間の距離D1に
よって決まるものである。従って、結像位置Aから距離
D1を測定できる。同様の測定方法により、光学式距離
計2と測定対象3との間の距離D2も測定することがで
きる。
基づき光学式距離計1と測定対象3との間の距離D1に
よって決まるものである。従って、結像位置Aから距離
D1を測定できる。同様の測定方法により、光学式距離
計2と測定対象3との間の距離D2も測定することがで
きる。
【0028】しかる後、上記光学式距離計1、2の間に
設定される測定対象3を外し、光学式距離計1、2の間
の距離Lを測定する。この時、光学式距離計2は測定対
象としての役割をもつことになる。図に示すように、光
学式距離計1からのレーザ光により光学式距離計2の表
面に光点が形成される。光学式距離計2の表面から反射
されたレーザ光は光学式距離計1にある集光レーザ5a
を通して、後ろにある受光手段6a上の位置Bに光点が
結像される。従って、位置Bを測定することにより距離
Lを知ることができる。前記(1)式を利用し、測定対
象3の厚みTを測定できる。
設定される測定対象3を外し、光学式距離計1、2の間
の距離Lを測定する。この時、光学式距離計2は測定対
象としての役割をもつことになる。図に示すように、光
学式距離計1からのレーザ光により光学式距離計2の表
面に光点が形成される。光学式距離計2の表面から反射
されたレーザ光は光学式距離計1にある集光レーザ5a
を通して、後ろにある受光手段6a上の位置Bに光点が
結像される。従って、位置Bを測定することにより距離
Lを知ることができる。前記(1)式を利用し、測定対
象3の厚みTを測定できる。
【0029】前記距離Lを記憶することによって、毎回
距離Lを測定する必要がなく、距離D1、D2だけを測
定することにより測定対象3の厚みTを測定できる。た
だし、周囲の温度変化等の影響による光学式距離計1、
2間の距離Lの変化も考えられるので、定期的に距離L
を測定し、常に正確なLを持つことが必要である。光学
式距離計を利用し、距離Lを直接に測定することにより
基準となる測定対象を必要とせず、短時間で基準距離L
の校正を行うことができる。
距離Lを測定する必要がなく、距離D1、D2だけを測
定することにより測定対象3の厚みTを測定できる。た
だし、周囲の温度変化等の影響による光学式距離計1、
2間の距離Lの変化も考えられるので、定期的に距離L
を測定し、常に正確なLを持つことが必要である。光学
式距離計を利用し、距離Lを直接に測定することにより
基準となる測定対象を必要とせず、短時間で基準距離L
の校正を行うことができる。
【0030】図2は本発明に係る厚み計の他の実施形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【0031】この厚み計は、図1と同様に二つの光学式
距離計1、2が相対するように配置され、光学式距離計
1は受光手段6a−1および6a−2が設けられてい
る。同じく、光学式距離計2も二つの受光手段6b−1
および6b−2が設けられている。測定対象3の位置は
受光手段6a−1で測定され、対向する光学式距離計2
の位置は受光手段6a−2で測定される。すなわち、図
3に示すように、二つの受光手段6a−1および6a−
2を使用するによって、二つの測定範囲、すなわち、測
定範囲a及び測定範囲bを測定できることから明らかで
ある。一つ受光手段だけを用いる場合、二箇所の光点を
同一結像面上に収めて結像する必要から、集光レンズの
近くに設置する。このため、結像率は小さく、測定精度
に限度がある。
距離計1、2が相対するように配置され、光学式距離計
1は受光手段6a−1および6a−2が設けられてい
る。同じく、光学式距離計2も二つの受光手段6b−1
および6b−2が設けられている。測定対象3の位置は
受光手段6a−1で測定され、対向する光学式距離計2
の位置は受光手段6a−2で測定される。すなわち、図
3に示すように、二つの受光手段6a−1および6a−
2を使用するによって、二つの測定範囲、すなわち、測
定範囲a及び測定範囲bを測定できることから明らかで
ある。一つ受光手段だけを用いる場合、二箇所の光点を
同一結像面上に収めて結像する必要から、集光レンズの
近くに設置する。このため、結像率は小さく、測定精度
に限度がある。
【0032】本実施の形態では、一つの光学式距離計の
中に二つ受光手段を設け、一箇所の光点だけを結像させ
るようにしたので、受光手段上の結像は大きくなる。言
換えれば、測定光点の単位移動量に対する受光手段の識
別率は高くなり、測定精度を向上させることができる。
中に二つ受光手段を設け、一箇所の光点だけを結像させ
るようにしたので、受光手段上の結像は大きくなる。言
換えれば、測定光点の単位移動量に対する受光手段の識
別率は高くなり、測定精度を向上させることができる。
【0033】図4および図5は本発明に係る厚み計の他
の実施形態を示す構成図である。この厚み計は、一つ光
学式距離計の中に二つの受光手段を設けるが、これら二
つの受光手段と集光レンズとの間の距離が同じでない場
合、各受光手段ごとに結像率に差が生じる。このため、
集光レンズと受光手段との間に凹凸レンズ7aを設け、
結像率を調整することにより結像率の差をなくすことが
できる。
の実施形態を示す構成図である。この厚み計は、一つ光
学式距離計の中に二つの受光手段を設けるが、これら二
つの受光手段と集光レンズとの間の距離が同じでない場
合、各受光手段ごとに結像率に差が生じる。このため、
集光レンズと受光手段との間に凹凸レンズ7aを設け、
結像率を調整することにより結像率の差をなくすことが
できる。
【0034】図4に示す厚み計においては、受光手段6
a−2が受光手段6a−1と比較して集光レンズ5aか
らの距離が長いので、結像率が大きくなる。そこで、受
光手段6a−2の前に凹レンズ7aを設置し、この結像
率を小さくしている。この結果、凹レンズ7aの位置調
整により、受光手段6a−1および受光手段6a−2の
位置測定精度を同等にすることができる。光学式距離計
2にある凹レンズ7bの役割も同様である。
a−2が受光手段6a−1と比較して集光レンズ5aか
らの距離が長いので、結像率が大きくなる。そこで、受
光手段6a−2の前に凹レンズ7aを設置し、この結像
率を小さくしている。この結果、凹レンズ7aの位置調
整により、受光手段6a−1および受光手段6a−2の
位置測定精度を同等にすることができる。光学式距離計
2にある凹レンズ7bの役割も同様である。
【0035】次に、図5に示す厚み計においては、受光
手段6a−1が受光手段6a−2よりも近い位置に配置
しているので、受光手段6a−1の結像率は小さくな
る。この結像率を大きくする場合には、受光手段6a−
1の前に凸レンズ8aを設置する。そして、この凸レン
ズ8aの位置調整を行うことにより、受光手段6a−1
および受光手段6a−2の位置測定精度を同等にするこ
とができる。
手段6a−1が受光手段6a−2よりも近い位置に配置
しているので、受光手段6a−1の結像率は小さくな
る。この結像率を大きくする場合には、受光手段6a−
1の前に凸レンズ8aを設置する。そして、この凸レン
ズ8aの位置調整を行うことにより、受光手段6a−1
および受光手段6a−2の位置測定精度を同等にするこ
とができる。
【0036】図6は本発明に係る厚み計の他の実施形態
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【0037】この厚み計は、前述同様に二つの光学式距
離計が設置され、便宜上、その一つである光学式距離計
1について述べると、レーザ光源4aが設けられ、この
光源4aの光軸ライン上であって光源4aの後部側に位
置を異ならせて二つの基準光源10a、10bが配置さ
れている。さらに、レーザ光源4aの前方光軸ラインに
対して垂直な方向で、かつ、光軸より外れた例えば図示
右側ライン方向の位置にハーフミラー9が設置されてい
る。このハーフミラー9の設置ラインと基準光源10a
及び基準光源10bとの垂直距離をそれぞれL1、L2
とする。
離計が設置され、便宜上、その一つである光学式距離計
1について述べると、レーザ光源4aが設けられ、この
光源4aの光軸ライン上であって光源4aの後部側に位
置を異ならせて二つの基準光源10a、10bが配置さ
れている。さらに、レーザ光源4aの前方光軸ラインに
対して垂直な方向で、かつ、光軸より外れた例えば図示
右側ライン方向の位置にハーフミラー9が設置されてい
る。このハーフミラー9の設置ラインと基準光源10a
及び基準光源10bとの垂直距離をそれぞれL1、L2
とする。
【0038】これら基準光源10a、10bは、同図
(b)に示すように光を発生するLED11及びレーザ
光源4aによるレーザ光が測定対象に照射された時に生
ずる光点の形状とほぼ同様の大きさの形状となるような
開口部を形成したマスク板12によって構成されてい
る。
(b)に示すように光を発生するLED11及びレーザ
光源4aによるレーザ光が測定対象に照射された時に生
ずる光点の形状とほぼ同様の大きさの形状となるような
開口部を形成したマスク板12によって構成されてい
る。
【0039】従って、以上のような構成によれば、基準
光源10a、10bからの光はハーフミラー9により反
射され、集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6a
に結像される。一方、レーザ光源4aのレーザ光は距離
計1の外部にある二箇所の測定対象に照射され、ここで
形成されたレーザ光点の反射レーザ光が集光レンズ5a
を通して受光手段6aの位置A、Bに結像される。基準
光源10a、10bからの光点による結像の位置は測定
対象からの光点結像の位置A、Bと一致するように、基
準光源10a、10bの位置L1、L2を調整し、一致
すれば、上記測定対象の距離はそれぞれL1、L2とな
る。この結果、基準光源10a、10bの位置L1、L
2を知ることにより、測定対象の距離を測定することが
できる。よって、このような厚み計の構成により、測定
値の絶対値のずれおよび感度のずれを防ぐことができ
る。
光源10a、10bからの光はハーフミラー9により反
射され、集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6a
に結像される。一方、レーザ光源4aのレーザ光は距離
計1の外部にある二箇所の測定対象に照射され、ここで
形成されたレーザ光点の反射レーザ光が集光レンズ5a
を通して受光手段6aの位置A、Bに結像される。基準
光源10a、10bからの光点による結像の位置は測定
対象からの光点結像の位置A、Bと一致するように、基
準光源10a、10bの位置L1、L2を調整し、一致
すれば、上記測定対象の距離はそれぞれL1、L2とな
る。この結果、基準光源10a、10bの位置L1、L
2を知ることにより、測定対象の距離を測定することが
できる。よって、このような厚み計の構成により、測定
値の絶対値のずれおよび感度のずれを防ぐことができ
る。
【0040】図7は本発明の厚み計の他の実施形態を示
す構成図である。この厚み計は、図6に示す基準光源1
0a、10bの代わりに散乱体13a、13bを用いた
例である。この散乱体13a、13bは、図7(b)に
示すようにガラス材料が用いられ、これらガラス表面
に、測定対象上のレーザ光点の形を模擬した散乱用キズ
15を形成し、散乱用キズによりレーザ光を散乱させる
ものである。散乱体13aの下方に、投光レンズ14が
配置されている。この投光レンズ14は散乱体13a、
13bにより散乱されたレーザ光をもう一度集光し、測
定対象に投光するためである。
す構成図である。この厚み計は、図6に示す基準光源1
0a、10bの代わりに散乱体13a、13bを用いた
例である。この散乱体13a、13bは、図7(b)に
示すようにガラス材料が用いられ、これらガラス表面
に、測定対象上のレーザ光点の形を模擬した散乱用キズ
15を形成し、散乱用キズによりレーザ光を散乱させる
ものである。散乱体13aの下方に、投光レンズ14が
配置されている。この投光レンズ14は散乱体13a、
13bにより散乱されたレーザ光をもう一度集光し、測
定対象に投光するためである。
【0041】散乱体13a、13bは上方にあるレーザ
光源4aからのレーザ光を受け、このレーザ光をハーフ
ミラー上に散乱させ、その後、集光レンズ5aを通して
受光手段6aに結像される。一方、散乱体13a、13
bを通過したレーザ光は投光レンズ14で集光されて測
定対象に投光される。その後、投光された光はハーフミ
ラー9および集光レンズ5aを通して受光手段6aに結
像される。
光源4aからのレーザ光を受け、このレーザ光をハーフ
ミラー上に散乱させ、その後、集光レンズ5aを通して
受光手段6aに結像される。一方、散乱体13a、13
bを通過したレーザ光は投光レンズ14で集光されて測
定対象に投光される。その後、投光された光はハーフミ
ラー9および集光レンズ5aを通して受光手段6aに結
像される。
【0042】散乱体13a、13bからの散乱光による
結像位置と測定対象からの反射光による結像位置を一致
させるように、散乱体13a、13bの位置L1および
L2を調整し、一致すれば、上記測定対象の距離はそれ
ぞれL1、L2となる。この結果、散乱体13a、13
bの位置L1、L2を知ることにより、測定対象の距離
を測定でき、ひいては、測定値の絶対値のずれおよび感
度のずれを防ぐことができる。
結像位置と測定対象からの反射光による結像位置を一致
させるように、散乱体13a、13bの位置L1および
L2を調整し、一致すれば、上記測定対象の距離はそれ
ぞれL1、L2となる。この結果、散乱体13a、13
bの位置L1、L2を知ることにより、測定対象の距離
を測定でき、ひいては、測定値の絶対値のずれおよび感
度のずれを防ぐことができる。
【0043】図8は本発明の厚み計の他の実施形態を示
す構成図である。
す構成図である。
【0044】この厚み計は、光学式距離計1の内部に二
つ基準光源10a、10bおよび二つ受光手段6a−
1、6a−2を設置した構成である。
つ基準光源10a、10bおよび二つ受光手段6a−
1、6a−2を設置した構成である。
【0045】このような構成によれば、レーザ光源4a
からレーザ光が照射されて測定対象3および距離計2に
入射し、その後、このレーザ光はハーフミラー9および
集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6a−1のA
点、6a−2のB点に結像される。一方、基準光源10
aおよび10bから照射された光は、ハーフミラー面で
反射されて集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6
a−1および6a−2に結像される。基準光源10aお
よび10bの光の結像位置がそれぞれ上記位置Aおよび
Bと一致されるように、基準光源10aおよび10bを
上下調整する。光学原理によると、基準光源10aおよ
び10bの結像位置は位置AおよびBと一致すれば、基
準光源10aの距離L1および基準光源10bの距離L
2はそれぞれ測定対象3の距離D1および距離計2の距
離Lと等しくなる。この結果、距離L1およびL2から
測定距離D1およびLを求めることができる。同じ方法
で距離計2により距離D2を測定する。従って、T=L
−D1−D2を利用し、測定対象3の厚みTを測定でき
る。
からレーザ光が照射されて測定対象3および距離計2に
入射し、その後、このレーザ光はハーフミラー9および
集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6a−1のA
点、6a−2のB点に結像される。一方、基準光源10
aおよび10bから照射された光は、ハーフミラー面で
反射されて集光レンズ5aを通してそれぞれ受光手段6
a−1および6a−2に結像される。基準光源10aお
よび10bの光の結像位置がそれぞれ上記位置Aおよび
Bと一致されるように、基準光源10aおよび10bを
上下調整する。光学原理によると、基準光源10aおよ
び10bの結像位置は位置AおよびBと一致すれば、基
準光源10aの距離L1および基準光源10bの距離L
2はそれぞれ測定対象3の距離D1および距離計2の距
離Lと等しくなる。この結果、距離L1およびL2から
測定距離D1およびLを求めることができる。同じ方法
で距離計2により距離D2を測定する。従って、T=L
−D1−D2を利用し、測定対象3の厚みTを測定でき
る。
【0046】図9は本発明の厚み計のさらに他の実施形
態に関する構成図である。図9に示すように、この構成
は第1の実施の形態に関する図1の構成の変形である。
距離計1のみを説明すると、レーザ光源4aを中心とす
る左右対称の位置にそれぞれ集光レンズ5lおよび5
r、受光手段6lおよび6rが設置される。
態に関する構成図である。図9に示すように、この構成
は第1の実施の形態に関する図1の構成の変形である。
距離計1のみを説明すると、レーザ光源4aを中心とす
る左右対称の位置にそれぞれ集光レンズ5lおよび5
r、受光手段6lおよび6rが設置される。
【0047】レーザ光源4aからレーザ光が発射され、
測定対象3および距離計2に当たって反射され、その
後、それぞれの集光レンズ5lおよび5rを通して左右
にある受光手段6lおよび6rに結像される。この結像
された位置から測定対象3および距離計2の位置を求め
ることができる。同様に、距離計2もこの方法により測
定対象3および距離計1の位置を測定することができ
る。従って、前記の数式を利用して測定対象3の厚みを
求めることができる。
測定対象3および距離計2に当たって反射され、その
後、それぞれの集光レンズ5lおよび5rを通して左右
にある受光手段6lおよび6rに結像される。この結像
された位置から測定対象3および距離計2の位置を求め
ることができる。同様に、距離計2もこの方法により測
定対象3および距離計1の位置を測定することができ
る。従って、前記の数式を利用して測定対象3の厚みを
求めることができる。
【0048】また、この図から分かるように、左右受光
手段6lおよび6rの結像は同一測定光点であるので、
このの結像位置は各自の受光手段の同様の位置にある
が、測定誤差によりこの結像位置はずれることがある。
そのため、測定装置を調整して結像位置のずれをなくす
ことにより、誤差がなく、精度の良い測定が可能とな
る。
手段6lおよび6rの結像は同一測定光点であるので、
このの結像位置は各自の受光手段の同様の位置にある
が、測定誤差によりこの結像位置はずれることがある。
そのため、測定装置を調整して結像位置のずれをなくす
ことにより、誤差がなく、精度の良い測定が可能とな
る。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基準物体が必要なく、迅速かつ精度の良い厚み測定
及び距離校正を行うことができる光学式厚み計および光
学式距離計を提供することができる。
ば、基準物体が必要なく、迅速かつ精度の良い厚み測定
及び距離校正を行うことができる光学式厚み計および光
学式距離計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる光学式厚み計の一実施の形態を
示す構成図。
示す構成図。
【図2】本発明に係わる光学式厚み計の他の形態を示す
構成図。
構成図。
【図3】図2に示す光学式厚み計の測定範囲を説明する
図。
図。
【図4】本発明に係わる光学式厚み計のさらに他の形態
を示す構成図。
を示す構成図。
【図5】上記の形態における他の光学式厚み計の省略
図。
図。
【図6】本発明に係わる光学式距離計の一実施の形態を
示す構成図。
示す構成図。
【図7】本発明に係わる光学式距離計の他の実施形態を
示す構成図。
示す構成図。
【図8】本発明に係わる光学式厚み計のさらに他の実施
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
【図9】本発明に係わる光学式厚み計のさらに他の実施
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
【図10】従来の光学式厚み計の構成図。
1…光学式距離計 2…光学式距離計 3…測定対象 4a、4b…レーザ光源 5a、5b、5l、5r…集光レンズ 6a、6a−1、6a−2…受光手段 6b、6b−1、6b−2…受光手段 6l、6r…受光手段 7a、7b…凹レンズ 8a…凸レンズ 9…ハーフミラー 10a、10b…基準光源 12…マスク板 13a、13b…散乱体 14…投光レンズ 15…散乱用キズ
フロントページの続き (72)発明者 西川 政光 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 Fターム(参考) 2F065 AA06 AA30 BB01 DD00 DD19 EE00 EE01 EE05 FF01 FF09 FF61 GG04 GG13 HH04 HH13 JJ01 JJ05 JJ08 JJ16 JJ25 JJ26 LL00 LL04 PP22 QQ23 QQ28
Claims (7)
- 【請求項1】 光源および受光手段を有する二つの光学
式距離計間に測定対象を設置し、当該測定対象の厚さを
測定する光学式厚み計において、 前記測定対象の未設定時、前記一方の光学式距離計の光
源から光を照射し、前記他方の光学式距離計から反射さ
れてくる光の前記受光手段への結像位置から前記二つの
光学式距離計間の距離を測定する第1の距離測定手段
と、 前記測定対象の設定時、前記各光学式距離計の光源から
それぞれ光を照射し、前記測定対象の各面から反射され
てくる光による受光手段への結像位置から前記測定対象
までの距離をそれぞれ測定する二つの第2の距離測定手
段とを備え、 これら第1および二つの第2の距離測定手段の出力から
測定対象の厚みを測定することを特徴とする光学式厚み
計。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光学式厚み計におい
て、 何れか一方の光学式距離計の受光手段として、前記測定
対象の設定ラインと平行をなすライン上に二つの受光手
段を配置し、そのうち一方の受光手段を前記二つの光学
式距離計間の距離測定用とし、他方の受光手段を前記測
定対象までの距離測定用とすることを特徴とする光学厚
み計。 - 【請求項3】 請求項2に記載する光学式厚み計におい
て、 前記二つの受光手段が前記測定対象の設定ラインと平行
をなすライン上に異なる位置関係をもって配置されてい
る場合、何れか一方の受光手段の前方に結像位置補正用
レンズを配置したことを特徴とする光学式厚み計。 - 【請求項4】 レーザ光を照射するレーザ光源と、 このレーザ光源から照射するレーザ光の光軸ラインに対
して垂直な方向に設置されるハーフミラーと、 このハーフミラーの設置ラインに対して、所定の距離を
隔てて前記レーザ光源の後部側光軸ライン上に設置され
る基準光源と、 この基準光源から前記ハーフミラーを介して反射される
光を結像する受光手段と、 前記レーザ光源によるレーザ光の照射時、前記測定対象
を前後方向に変化させ、当該測定対象から反射されるレ
ーザ光が前記反射光の同一結像位置への結像をもって前
記測定対象の設定距離を測定する距離測定手段とを備え
たことを特徴とする光学式距離計。 - 【請求項5】 レーザ光を照射するレーザ光源と、 このレーザ光源から照射するレーザ光の光軸ラインに対
して垂直な方向に設置されるハーフミラーと、 このハーフミラーの設定ラインに対して、所定の距離を
隔てて前記レーザ光源の前方光軸ライン上に設置される
散乱体と、 この散乱体の前方であって前記光軸ライン上に設置され
るスリットと、 この散乱体から散乱されるレーザ光が前記ハーフミラー
を介して反射される反射光を結像する受光手段と、 前記レーザ光源によるレーザ光の照射時、前記測定対象
を前後方向に変化させ、当該測定対象から反射されるレ
ーザ光が前記反射光の同一結像位置への結像をもって前
記測定対象の設定距離を測定する距離測定手段とを備え
たことを特徴とする光学式距離計。 - 【請求項6】 二つの光学式距離計が互いに向かい合う
ように配置され、 一方の光学式距離計は、請求項4または請求項5に記載
する構成の光学式距離計が用いられ、 他方の光学式距離計は、請求項4、請求項5に記載する
構成の光学式距離計または光源および受光手段をもった
光学距離計が用いられ、 これら二つの光学式距離計の出力から当該二つの光学式
距離計間に設定される測定対象の厚みを測定することを
特徴とする光学式厚み計。 - 【請求項7】 二つの光学式距離計が互いに向かい合う
ように配置され、 各光学式距離計は、前記二つの光学式距離計間に設定さ
れる測定対象に光を照射する光源と、この光源を挟んで
相反する所定位置に設置され前記測定対象からの反射光
を結像する受光手段とを備え、 前記測定対象の非設定時および設定時の前記二つの光学
式距離計の出力から二つの光学式距離計間に設定される
測定対象の厚みを測定することを特徴とする光学式厚み
計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11062829A JP2000258130A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 光学式厚み計及び光学式距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11062829A JP2000258130A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 光学式厚み計及び光学式距離計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000258130A true JP2000258130A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13211614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11062829A Pending JP2000258130A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 光学式厚み計及び光学式距離計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000258130A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10060144A1 (de) * | 2000-12-04 | 2002-06-13 | Dillinger Huettenwerke Ag | Vorrichtung zur Dickenmessung an bahn- oder plattenförmigen Meßobjekten |
JP2009032516A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 平型電線の製造方法 |
JP2017009483A (ja) * | 2015-06-24 | 2017-01-12 | 住友ゴム工業株式会社 | トレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置 |
KR101776190B1 (ko) | 2014-09-19 | 2017-09-08 | 삼성디스플레이 주식회사 | 스틱 검사 장치 및 스틱 검사 방법 |
JP2020051892A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 日立金属株式会社 | 計測システムおよび穴付きシャフトの製造方法 |
CN112401874A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-26 | 四川大学华西医院 | 一种具有测距功能的耳鼻喉科临床用手术装置 |
CN113720273A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-30 | 沈阳理工大学 | 一种基于激光轮廓扫描的壁板类工件检测装置及检测方法 |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP11062829A patent/JP2000258130A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113720273B (zh) * | 2021-09-01 | 2023-09-22 | 沈阳理工大学 | 一种基于激光轮廓扫描的壁板类工件检测装置及检测方法 |
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