JP2000337828A - 形状計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転ミラーの回転数が変化すると、被測定物
のエッジ部を通過するまでのレーザ光線の経過時間が変
動してエッジ部の測定角度にバラツキが生じ、エッジ部
の位置検出を行なう上で誤差が発生するといった課題が
あった。 【解決手段】 基準位置検出器８を有する形状計測装置
において、光走査器１によるレーザ光線３の走査周期を
検出して、レーザ光線３が基準位置検出器８を通過して
から測定された所定の経過時間を、前記光走査器１が基
準走査周期で駆動される場合に測定されるであろう正規
の経過時間に変換するための補正データを信号処理回路
９に出力する補正演算回路１０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定物のエッ
ジ部の位置を検出して非接触で被測定物の輪郭形状を計
測する形状計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は例えば特開昭６２−７５２０２
号公報に示された従来の形状計測装置の構成の一例を示
す図である。図において、５０ａ，５０ｂはレーザ光
源、５１ａ，５１ｂはレーザ光線、５２ａ，５２ｂは回
転ミラー、５３は被測定物、５４は光電変換器、５５は
回転位相制御装置、５６は信号処理回路である。また、
Ｇ，Ｈは位相制御パルス信号、Ｖは電気信号である。

【０００３】次に動作について説明する。レーザ光源５
０ａ，５０ｂから発生されたレーザ光線５１ａ，５１ｂ
はそれぞれ回転ミラー５２ａ，５２ｂにより反射され
て、被測定物５３上を幅方向に走査される。光電変換器
５４は、被測定物５３を外れたレーザ光線、すなわち被
測定物５３の両エッジ部Ｐ，Ｑより外側に照射されたレ
ーザ光線５１ａ，５１ｂを検出し、電気信号Ｖに変換し
て出力する。また、レーザ光線を時間的に重ならせずか
つ交互に走査させることを実現するために、回転ミラー
５２ａ，５２ｂは回転位相制御装置５５から出力される
位相制御パルス信号Ｇ，Ｈにより位相ロックされながら
回転して、これにより回転ミラー５２ａと回転ミラー５
２ｂとの回転の位相差は一定に保持される。信号処理回
路５６は、光電変換器５４から出力される電気信号Ｖお
よび回転位相制御装置５５から出力される位相制御パル
ス信号Ｇ，Ｈを入力する。そして、位相制御パルス信号
ＧまたはＨの出力時点を始期として、これに続く電気信
号Ｖにおけるパルスの立ち下がり時点および立ち上がり
時点までの経過時間を基に被測定物５３のエッジ部の位
置を通過する時点のレーザ光線５１ａ，５１ｂの角度を
算出する。そして、三角測量の原理を用いて、被測定物
５３の両エッジ部Ｐ，Ｑの位置を求める。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の形状計測装置は
以上のように構成されているので、実際の回転ミラー５
２ａ，５２ｂに設けられる各ミラー間のミラー面の設置
角度のバラツキにより、位相制御パルス信号ＧまたはＨ
のパルス出力が発生した時点からこれに続く電気信号Ｖ
におけるパルスの立ち下がり時点および立ち上がり時点
までの経過時間が一定ではなくなり被測定物５３のエッ
ジ部の位置を通過する時点のレーザ光線５１ａ，５１ｂ
について経過時間を基に算出した角度にバラツキが生じ
るため、信号処理回路５６による被測定物５３の両エッ
ジ部Ｐ，Ｑの位置検出を行う上で誤差が発生するといっ
た課題があった。

【０００５】また、回転ミラー５２ａ，５２ｂの回転数
が変化すると、位相制御パルス信号ＧまたはＨのパルス
出力が発生した時点からこれに続く電気信号Ｖにおける
パルスの立ち下がり時点および立ち上がり時点までの経
過時間が変動して被測定物５３のエッジ部の位置を通過
する時点のレーザ光線５１ａ，５１ｂについて経過時間
を基に算出した角度にバラツキが生じるため、信号処理
回路５６による被測定物５３の両エッジ部Ｐ，Ｑの位置
検出を行なう上で誤差が発生するといった課題があっ
た。

【０００６】さらに、レーザ光線５１ａ，５１ｂ以外の
太陽光線または照明装置からの光線等が光電変換器５４
に入射するので、電気信号Ｖにノイズが混入して、信号
処理回路５６により被測定物５３の両エッジ部Ｐ，Ｑの
位置検出を正確に実施するのが困難であるという課題が
あった。

【０００７】さらに、被測定物５３が高温材料の場合に
は、被測定物５３から放射される輻射光が光電変換器５
４に入射するので、電気信号Ｖにノイズが混入して、信
号処理回路５６により被測定物５３の両エッジ部Ｐ，Ｑ
の位置検出を正確に実施するのが困難であるという課題
があった。

【０００８】さらに、光電変換器５４については走査方
向に対して直角方向の幅が狭いので、回転ミラー５２
ａ，５２ｂと光電変換器５４との距離が遠い場合や、こ
れらの部材が設置されるフレームに歪みが生じた場合に
は、レーザ光線による走査軌跡と光電変換器５４とにズ
レが生じて、レーザ光線が適正に入射されなかったり、
またレーザ光線が光電変換器５４から外れるので、信号
処理回路５６により被測定物５３の両エッジ部Ｐ，Ｑの
位置検出を正確に実施するのが困難であるという課題が
あった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、回転ミラーに設置された各ミラー
間のミラー面の設置角度のバラツキを補償して、非接触
で被測定物の輪郭形状を高精度に計測できる形状計測装
置を得ることを目的とする。

【００１０】また、この発明は、回転ミラーの回転数の
変動を補償して、非接触で被測定物の輪郭形状を高精度
に計測できる形状計測装置を得ることを目的とする。

【００１１】さらに、この発明は、レーザ光線以外の光
線が光電変換器に入射するのを防止して、被測定物の輪
郭形状を正確に計測できる形状計測装置を得ることを目
的とする。

【００１２】さらに、この発明は、レーザ光線の走査軌
跡と光電変換器とを一致させて、被測定物の輪郭形状を
正確に計測できる形状計測装置を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る形状計測
装置は、１つまたは複数の光走査手段に対してそれぞれ
所定の基準位置に設置され、１つまたは複数の光走査手
段から走査されるそれぞれの光線の通過時点を特定する
１つまたは複数の通過時点特定手段を備えるようにした
ものである。

【００１４】この発明に係る形状計測装置は、光走査手
段による光線の走査周期を検出して、光線が通過時点特
定手段を通過してから測定された所定の経過時間を、光
走査手段が基準走査周期で駆動される場合に測定される
であろう正規の経過時間に変換するための補正データを
信号処理手段に出力する補正演算手段を備えるようにし
たものである。

【００１５】この発明に係る形状計測装置は、受光手段
と光電変換手段との間に設けられ、光走査手段の光源か
ら照射される光線が有する波長帯域の光線のみを透過す
る光学フィルタを備えるようにしたものである。

【００１６】この発明に係る形状計測装置は、被測定物
と受光手段との間に設けられ、光走査手段により走査さ
れる光線を走査方向に対して直角方向に集光する集光手
段を備えるようにしたものである。

【００１７】この発明に係る形状計測装置は、被測定物
が走査範囲より大きくて被測定物の片側のエッジ部のみ
しか測定できない場合に光電変換手段から出力される電
気信号における最初の立ち上がり部を検出して、当該検
出情報を信号処理手段に出力する片側エッジ検出手段を
備えるようにしたものである。

【００１８】この発明に係る形状計測装置は、受光手段
と光電変換手段との間に設けられ、前記受光手段の端部
から放射される光線を前記光電変換手段の受光面上に集
光させる集光手段を備えるようにしたものである。

【００１９】この発明に係る形状計測装置は、光走査手
段と受光手段との間に設けられ、受光手段において光電
変換手段に対して光線を放射する端部に向けての走査方
向に沿っての入射光線の強度を弱めるように走査方向の
透過率分布が与えられている光学フィルタを備えるよう
にしたものである。

【００２０】この発明に係る形状計測装置は、光走査手
段の光源に接続され、光走査手段の走査周期毎に走査時
間に応じて光源から照射される光線の強度を変化させる
光強度変調手段を備え、当該光強度変調手段が、受光手
段において光電変換手段に対して光線を放射する端部に
向けての走査方向に沿っての入射光線の強度を弱めるよ
うに光源から照射される光線の強度を制御するようにし
たものである。

【００２１】この発明に係る形状計測装置は、上記の形
状計測装置を被測定物に沿って複数配置することで構成
するようにしたものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による形
状計測装置の構成を示す図である。図において、１は光
走査器（光走査手段）、２は光走査器１内のレーザ光源
（光源）、３はレーザ光源２から照射されるレーザ光線
（光線）、４は円柱体の側面において周方向に複数の平
面ミラーを均等に配置して構成されて定角速度で回転
し、レーザ光線３を反射して直線的に走査させる回転ミ
ラー、５はレーザ光線３により幅方向に直線的に走査さ
れるエッジ部Ｐおよびエッジ部Ｑを備えた被測定物、６
は被測定物５を挟んで光走査器１の反対側に配置されて
レーザ光線を受光する受光器（受光手段）、７は受光器
６の端部に取り付けられて受光器６から伝達されるレー
ザ光線を検出して電気信号Ｓに変換して出力する光電変
換器（光電変換手段）である。この光電変換器７として
は、例えばフォトダイオードや光電子増倍管等が使用さ
れる。

【００２３】また、８は基準位置検出器（通過時点特定
手段）であり、光走査器１により走査されるレーザ光線
３が被測定物５を走査する前に通過する所定の位置に設
置され、レーザ光線３が通過する際にはパルス状の電気
信号Ａを出力する。この基準位置検出器８としては、例
えばフォトダイオードや光電子増倍管が使用され、スリ
ットやレンズ等を具備することも可能である。９は信号
処理回路（信号処理手段）であり、光電変換器７から出
力される電気信号Ｓおよび基準位置検出器８から出力さ
れる電気信号Ａを基にして、被測定物５のエッジ部Ｐ，
Ｑの位置を求めるものである。１０は補正演算回路（補
正演算手段）であり、基準位置検出器８からの電気信号
Ａにおいて隣接するパルス波の時間間隔、すなわち回転
ミラー４についての走査周期を測定してレーザ光線３に
ついての走査時間の変動を検出し、被測定物５のエッジ
部Ｐ，Ｑの位置演算を実行する信号処理回路９に対して
補正データを出力するものである。

【００２４】図２は前述の受光器６の構成を示す図であ
る。図において、１１は透明な円柱状の杆体、１２は杆
体１１に取り付けられた光散乱体である。杆体１１とし
ては、例えばガラスやプラスチック等が使用される。ま
た、光散乱体１２はレーザ光線３を散乱させるために杆
体１１にその軸線に沿って取り付けられる帯状体として
与えられる。光散乱体１２としては、例えば杆体１１上
に帯状に塗布された塗料や杆体１１上に付着されたテー
プ等が使用される。

【００２５】図３は基準位置検出器８から出力される電
気信号Ａおよび光電変換器７から出力される電気信号Ｓ
の出力例を示す図である。横軸は時間を示すものであ
る。図４は回転ミラー４の回転数が変化した場合の基準
位置検出器８から出力される電気信号Ａ１，Ａ２および
光電変換器７から出力される電気信号Ｓの出力例を示す
図である。横軸は、同様に時間を示すものである。

【００２６】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。結果的に光走査器１から直線的に走査されるレ
ーザ光線３は、最初に基準位置検出器８を通過して、基
準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示され
るように電気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光
線３の走査がさらに進行すると、レーザ光線３は受光器
６上に入射して対応する電気信号Ｓに立ち上がり部が生
じる。この際、受光器６上に入射したレーザ光線３は、
透明な円柱状の杆体１１を透過して光散乱体１２により
散乱される。散乱されたレーザ光線３の一部は、直接的
にあるいは透明な円柱状の杆体１１の側面部で反射を繰
り返して杆体１１の端部に到達するとともに光電変換器
７内に入射する。光電変換器７は入射した光量に応じて
電気信号Ｓにおいてハイレベルの出力をなす。

【００２７】次に、レーザ光線３の走査がさらに進行す
ると、レーザ光線３の角度によっては、レーザ光線３は
被測定物５に遮断されて受光器６に入射できなくなる。
このために、光走査器１から走査されるレーザ光線３が
被測定物５により遮断される角度範囲にある場合には、
光電変換器７からの出力はローレベルとなる。すなわ
ち、レーザ光線３が受光器６上に入射した後に被測定物
５により遮断されると、それまでハイレベルにあった電
気信号Ｓに立ち下がり部が生じる。図３に示されるパル
スの立ち下がり時点として規定されるＰ点は、レーザ光
線３が被測定物５のエッジ部Ｐを通過した時点に相当す
る。

【００２８】続いて、さらにレーザ光線３の走査が進行
すると、被測定物５により遮断されていたレーザ光線３
が再び受光器６上に照射されるから、電気信号Ｓに再び
立ち上がり部が生じる。図３に示されるパルスの立ち上
がり時点として規定されるＱ点は、レーザ光線３が被測
定物５のエッジ部Ｑを通過した時点に相当する。

【００２９】光走査器１の回転ミラー４は定角速度で回
転するので、光走査器１によって走査されるレーザ光線
３も回転ミラー４でのレーザ光線３の反射位置を回転中
心にして定角速度で走査される。したがって、レーザ光
線３が基準位置検出器８を通過する際のレーザ光線３の
角度（この角度を基準角度とする）は既知であるので、
基準位置検出器８から出力された電気信号Ａにおけるパ
ルスの発生時点から電気信号Ｓにおけるパルスの立ち下
がり時点（Ｐ点）までの時間ｔｐおよびパルスの立ち上
がり時点（Ｑ点）までの時間ｔｑを測定することで、レ
ーザ光線３が被測定物５のエッジ部Ｐおよびエッジ部Ｑ
を通過する際のレーザ光線３の角度を求めることができ
る。さらに、被測定物５が所定の平面上に拘束されて保
持されるかまたは搬送されるものとの前提にたてば、被
測定物５のエッジ部Ｐおよびエッジ部Ｑの位置座標を求
めることも可能である。

【００３０】また、この実施の形態においては、光走査
器１は１つ設置されているのみであるが、光走査器１を
複数設けて、それぞれの光走査器１からの走査を互いに
時間的に重ならないようにかつ交互に実施すれば、異な
る位置に配置された光走査器１からのエッジ部Ｐ，Ｑに
対する角度を導くことができるので、これらの角度から
三角測量におけると同様の演算を行なうことで、エッジ
部Ｐ，Ｑの位置座標を前提条件等を設けることなく算出
することができる。このような場合には、被測定物５に
おいて上下動、傾きまたは厚み変動等の各種変動が存在
していても、非接触で被測定物の輪郭形状を高精度に計
測できるという効果を奏する。なお、光走査器を複数設
けることによる上記のエッジ部の位置座標の算出につい
ては、以下の実施の形態においても同様の実現性および
効果を有するものである。

【００３１】上記の説明は回転ミラー４の回転数が一定
であることを前提にした形状計測装置の基本的動作につ
いて述べたものであるが、次に回転ミラー４の回転数が
変化した場合における形状計測装置の補償的動作につい
て説明する。図３に示される電気信号Ａにおいて隣接す
るパルス波の時間間隔、すなわち回転ミラー４の走査周
期をｔａとすると、上述の時間ｔｐおよび時間ｔｑは走
査周期ｔａに比例する。

【００３２】図４に示されるように、回転ミラー４の回
転数が変化して、走査周期ｔａが基準となるｔａ１から
ｔａ２に変化した場合には、上述の時間ｔｐおよび時間
ｔｑも基準となるｔｐ１およびｔｑ１からｔｐ２および
ｔｑ２に比例的に変化する。したがって、簡単な演算に
より、走査周期ｔａ２において測定された時間ｔｐ２お
よびｔｑ２を基準走査周期ｔａ１で測定された場合の対
応する正規の時間ｔｐ１およびｔｑ１に変換することが
可能となる。

【００３３】補正演算回路１０は、走査周期が基準走査
周期ｔａ１からｔａ２に変化したことを検出して、走査
周期ｔａ２において測定した時間ｔｐ２およびｔｑ２か
ら回転ミラー４が基準走査周期ｔａ１で駆動される場合
に測定されるであろう対応する正規の測定時間ｔｐ１お
よびｔｑ１に変換するための補正データを算出して信号
処理回路９に出力する。信号処理回路９は、当該補正デ
ータから基準走査周期ｔａ１において測定されるであろ
う正規の時間ｔｐ１およびｔｑ１を導き、基準走査周期
ｔａ１に対して予め設定されているレーザ光線の走査角
速度を基にして、レーザ光線３が被測定物５のエッジ部
Ｐおよびエッジ部Ｑを通過する際のレーザ光線３の角度
を求めることができる。

【００３４】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、基準となる角度におけるレーザ光線３の通過を基準
位置検出器８によって検出し、この通過時点を基準とし
て被測定物５のエッジ部Ｐ，Ｑの角度または位置を算出
するので、回転ミラー４において各ミラー間のミラーの
設置角度にバラツキが存在していても、測定結果に影響
を受けることなく高精度で被測定物のエッジ部の角度ま
たは位置を導出できるから、非接触で被測定物の輪郭形
状を高精度に計測できるという効果を奏する。

【００３５】また、回転ミラー４の回転数が変化して
も、補正演算回路１０が回転ミラー４の走査周期ｔａを
検出して、レーザ光線３の基準位置からエッジ部に到達
するまでの経過時間を回転ミラー４が基準走査周期で駆
動される場合に測定されるであろう正規の経過時間に変
換するための補正データを算出して出力するので、回転
数が変化しても被測定物のエッジ部の角度または位置を
正確に導出できるから、非接触で被測定物の輪郭形状を
高精度に計測できるという効果を奏する。

【００３６】なお、光走査器１にｆθレンズを設けて、
回転ミラー４で反射されたレーザ光線３をｆθレンズに
入射させて、被測定物５上での走査速度を一定にするこ
とも可能である。この場合、電気信号Ａにおけるパルス
の発生時点から電気信号Ｓにおけるパルスの立ち下がり
時点または立ち上がり時点までの時間が、光走査器１と
基準位置検出器８とを結ぶ直線と受光器６を含む平面と
の交点として与えられる基準位置からエッジ部Ｐ，Ｑま
での距離に比例することを考慮して演算する。

【００３７】また、回転ミラー４に代えて振動ミラーを
用いてレーザ光線３を走査することも可能である。この
場合、振動ミラーによる走査は一般的に走査速度が一定
ではないので、走査速度の変動に対する補正演算が必要
となる。

【００３８】さらに、この実施の形態１では、受光器６
が透明な円柱状の杆体１１と光散乱体１２とを有して構
成されている場合を示したが、透明な角柱状の杆体と光
散乱体とを組み合わせて受光器６を構成するようにして
もよい。また、光散乱体１２を使用するのに代えて帯状
の回折格子を設けることも可能である。この場合、入射
したレーザ光線３が透明な円柱状の杆体１１の端部の方
向に回折するように回折格子の格子ピッチおよび方向を
設定すれば、高効率でレーザ光線３を光電変換器７へ導
くことができる。

【００３９】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２による形状計測装置の構成を示す図である。図５に
おいて、図１と同一符号は同一または相当部分を示すの
でその説明を省略する。実施の形態１では受光器６の端
部に光電変換器７が設けられていたが、実施の形態２で
は受光器６と光電変換器７との間に光学フィルタが設け
られる点で実施の形態１と相違する。なお、この実施の
形態２では、補正演算回路１０を設けない装置構成が示
されているが、補正演算回路１０を設けた装置構成とす
ることも勿論可能である。

【００４０】図において、１５は受光器６と光電変換器
７との間に設けられ、レーザ光源２から放射されるレー
ザ光線が有する波長帯域の光線のみを透過する光学フィ
ルタである。この光学フィルタ１５としては、例えば透
明なガラスにコーティングしたもの、色ガラス等が使用
される。

【００４１】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。結果的に光走査器１から直線的に走査されるレ
ーザ光線３は、最初に基準位置検出器８を通過して、基
準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示され
るように電気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光
線３の走査がさらに進行すると、レーザ光線３は受光器
６上に入射して対応する電気信号Ｓに立ち上がり部が生
じる。この際、受光器６上に入射したレーザ光線３は、
透明な円柱状の杆体１１を透過して光散乱体１２により
散乱される。散乱されたレーザ光線３の一部は、直接的
にあるいは透明な円柱状の杆体１１の側面部で反射を繰
り返して杆体１１の端部に到達し、レーザ光源２に固有
の波長帯域の光線、すなわちレーザ光線３のみが光学フ
ィルタ１５を通過して光電変換器７に入射する。そし
て、光電変換器７は入射した光量に応じて電気信号Ｓを
出力する。この後の光走査器１からのレーザ光線３によ
る走査は、実施の形態１において説明したものと同様で
あるので、その説明を省略する。

【００４２】以上のようにこの実施の形態２によれば、
光学フィルタ１５を設けることで、外乱光となる太陽光
線、照明装置からの光線、被測定物からの輻射光線等が
遮断されて、レーザ光線３のみが光電変換器７に入射す
るので、電気信号Ｓにはノイズが混入することもなく、
パルス波の立ち上がり部および立ち下がり部を確実に検
出できるので、被測定物のエッジ部の角度または位置を
正確に導出できるから、非接触で被測定物の輪郭形状を
正確に計測できるという効果を奏する。

【００４３】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３による形状計測装置の構成を示す図である。図６に
おいて、図１と同一符号は同一または相当部分を示すの
でその説明を省略する。実施の形態３は、実施の形態１
と比較すると、被測定物５と受光器６との間に集光器が
設けられている点で相違する。なお、実施の形態２と同
様に、補正演算回路１０を設けた装置構成とすることも
勿論可能である。

【００４４】図において、２０は被測定物５と受光器６
との間に設けられ、レーザ光線３を集光して受光器６上
に入射させる集光器（集光手段）である。この集光器２
０としては、例えばシリンドリカルレンズ等が使用され
る。図７はこの発明の実施の形態３による形状計測装置
においてレーザ光線の集光作用に関連する部材を側部方
向から示す図である。図に示されるように、集光器２０
は、レーザ光線３を走査方向に対して直角方向に集光す
る。

【００４５】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。結果的に光走査器１から直線的に走査されるレ
ーザ光線３は、最初に基準位置検出器８を通過して、基
準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示され
るように電気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光
線３の走査がさらに進行すると、レーザ光線３は集光器
２０を通して走査方向に対して直角方向に集光されて受
光器６上に入射し対応する電気信号Ｓに立ち上がり部を
生じさせる。この後の光走査器１からのレーザ光線３に
よる走査は、実施の形態１において説明したものと同様
であるので、その説明を省略する。

【００４６】以上のようにこの実施の形態３によれば、
集光器２０を設けることで、拡散したレーザ光線または
方向がずれたレーザ光線を受光器６上に入射させること
ができるので、レーザ光線３による走査軌跡と受光器６
とを整合させることができ、レーザ光線の不適正な入射
およびレーザ光線の外れ等を防止して、被測定物のエッ
ジ部の角度または位置を正確に導出できるから、非接触
で被測定物の輪郭形状を正確に計測できるという効果を
奏する。

【００４７】また、集光器２０は走査方向に対して直角
方向に広範囲にレーザ光線を集光することができるの
で、レーザ光線３による走査軌跡と受光器６との間のズ
レはある程度補償することができるから、光走査器１、
受光器６等に対する位置決めの許容誤差を大きく取るこ
とができて、これらの部材の位置調整を容易に実施する
ことができるという効果を奏する。

【００４８】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４による形状計測装置の構成を示す図である。図８に
おいて、図１と同一符号は同一または相当部分を示すの
でその説明を省略する。実施の形態４は、実施の形態１
と比較すると、被測定物がレーザ光線による走査範囲よ
りも大きい点で相違する。すなわち、この実施の形態で
は、回転ミラーによって走査されるレーザ光線が走査開
始時点から被測定物により遮断され、片側のエッジ部の
みが測定可能となる。なお、この実施の形態４では、補
正演算回路１０を設けない装置構成が示されているが、
補正演算回路１０を設けた装置構成とすることも勿論可
能である。

【００４９】図において、２５は被測定物が走査範囲よ
り大きくて被測定物の片側のエッジ部のみしか測定でき
ない場合に、光電変換器７から出力される電気信号Ｓか
らレーザ光線３が最初に受光器６上に入射することで発
生する最初の立ち上がり部を検出して、当該検出情報を
信号処理回路９に出力する第１入力エッジ検出器（片側
エッジ検出手段）である。また、２６はレーザ光線３の
走査範囲内に存在してレーザ光線３を減衰させて出力信
号にノイズを発生させる水蒸気等の障害物である。

【００５０】図９は被測定物が走査範囲より大きくて被
測定物の片側のエッジ部しか測定できない場合の光電変
換器７から出力される電気信号Ｓ、および障害物２６が
レーザ光線の走査軌跡上に存在する際のノイズを含んだ
電気信号Ｓ１を示す図である。

【００５１】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。レーザ光線３による走査開始時点においてレー
ザ光線３は被測定物５により遮断されているので、光電
変換器７から出力される電気信号Ｓはローレベルとなっ
ている。走査が進行すると、光走査器１から直線的に走
査されるレーザ光線３は基準位置検出器８を通過して、
基準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示さ
れるように電気信号Ａにてパルス波を出力する。

【００５２】レーザ光線３の走査がさらに進行すると、
レーザ光線３はエッジ部Ｒにおいて最初に受光器６上に
入射する。すなわち、通常のエッジ部の走査とは異な
り、レーザ光線３が受光器６上に最初に入射する位置が
エッジ部Ｒの位置となる。この際、受光器６上に入射し
たレーザ光線３は、透明な円柱状の杆体１１を透過して
光散乱体１２により散乱される。散乱されたレーザ光線
３の一部は、直接的にあるいは透明な円柱状の杆体１１
の側面部で反射を繰り返して杆体１１の端部に到達する
とともに光電変換器７内に入射する。光電変換器７は入
射した光量に応じて電気信号Ｓにおいてハイレベルの出
力をなす。したがって、図９に示されるパルスの立ち上
がり時点として規定されるＲ点は、レーザ光線３が被測
定物５の片側のエッジ部Ｒを通過した時点に相当する。
この最初の立ち上がり時点は第１入力エッジ検出器２５
により検出され、当該検出信号が信号処理回路９へ出力
される。そして、レーザ光線３の走査が進行すると、レ
ーザ光線３が受光器６から外れるので、光電変換器７か
ら出力される電気信号Ｓはローレベルとなる。

【００５３】光走査器１の回転ミラー４は定角速度で回
転するので、光走査器１によって走査されるレーザ光線
３も回転ミラー４でのレーザ光線３の反射位置を回転中
心にして定角速度で走査される。したがって、レーザ光
線３が基準位置検出器８を通過する際のレーザ光線３の
角度（この角度を基準角度とする）は既知であるので、
基準位置検出器８から出力された電気信号Ａにおけるパ
ルスの発生時点から電気信号Ｓにおけるパルスの立ち上
がり時点（Ｒ点）までの時間ｔｒを測定することで、レ
ーザ光線３が被測定物５のエッジ部Ｒを通過する際のレ
ーザ光線３の角度を求めることができる。

【００５４】また、上述したように、レーザ光線３がエ
ッジ部Ｒを通過する時点は、電気信号Ｓにおいて最初に
立ち上がり部を生じる時点であるので、水蒸気等の障害
物２６が発生していて電気信号Ｓにノイズが発生してい
たとしても、第１入力エッジ検出器２５により最初の立
ち上がり部を確実に特定することができる。

【００５５】以上のようにこの実施の形態４によれば、
第１入力エッジ検出器２５を設けることで、電気信号Ｓ
における最初の立ち上がり部を確実に特定することがで
きるので、被測定物が走査範囲より大きくて被測定物の
片側のエッジ部しか測定できない場合に水蒸気等の障害
物２６が発生して電気信号Ｓにノイズが混入しても、レ
ーザ光線３が片側のエッジ部Ｒを通過した時点を正確に
測定できるので、被測定物５のエッジ部Ｒの角度または
位置を誤りなく導出できるから、非接触で被測定物の輪
郭形状を誤りなく計測できるという効果を奏する。

【００５６】なお、通常のエッジ部に対する走査におい
ては、最初の立ち上がり部は受光器６の端部に対応する
ものであり、この場合第１入力エッジ検出器２５による
最初の立ち上がり部の特定は無意味である。さらに、通
常のエッジ部に対する走査においては、水蒸気等の障害
物２６が発生して電気信号Ｓにノイズが混入されると、
エッジ部の正確な測定は困難となる。したがって、この
実施の形態による発明は、被測定物が走査範囲より大き
くて被測定物の片側のエッジ部のみしか測定できない場
合にのみ適用され得るものである。

【００５７】実施の形態５．図１０はこの発明の実施の
形態５による形状計測装置の構成を示す図である。図１
０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示
すのでその説明を省略する。実施の形態５は、実施の形
態１と比較すると、受光器６と光電変換器７との間に集
光器が設けられている点で相違する。なお、実施の形態
２と同様に、補正演算回路１０を設けた装置構成とする
ことも勿論可能である。

【００５８】図において、３０は受光器６と光電変換器
７との間に設けられ、受光器６の端部から放射されるレ
ーザ光線を光電変換器７の受光面上に集光させる集光器
（集光手段）である。この集光器３０としては、例えば
レンズ、光ファイバーガイド等が使用される。

【００５９】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。結果的に光走査器１から直線的に走査されるレ
ーザ光線３は、最初に基準位置検出器８を通過して、基
準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示され
るように電気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光
線３の走査がさらに進行すると、レーザ光線３は受光器
６上に入射して対応する電気信号Ｓに立ち上がり部を生
じさせる。この際、受光器６上に入射したレーザ光線３
は、透明な円柱状の杆体１１を透過して光散乱体１２に
より散乱される。散乱されたレーザ光線３の一部は、直
接的にあるいは透明な円柱状の杆体１１の側面部で反射
を繰り返して杆体１１の端部に到達し、集光器３０によ
り集光されて光電変換器７に入射する。そして、光電変
換器７は入射した光量に応じて電気信号Ｓを出力する。
この後の光走査器１からのレーザ光線３による走査は、
実施の形態１において説明したものと同様であるので、
その説明を省略する。

【００６０】以上のようにこの実施の形態５によれば、
集光器３０を設けることで、光電変換器７の受光面に入
射するレーザ光線の損失を低減して高い受光レベルを維
持できるので、電気信号Ｓにはノイズが混入することも
なく、パルス波の立ち上がり部および立ち下がり部を確
実に検出できるから、被測定物のエッジ部の角度または
位置を正確に導出できて、非接触で被測定物の輪郭形状
を正確に計測できるという効果を奏する。

【００６１】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の
形態６による形状計測装置の構成を示す図である。図１
１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示
すのでその説明を省略する。実施の形態６は、実施の形
態１と比較すると、回転ミラー４と受光器６との間に、
光電変換器７に向けての走査方向に沿って、レーザ光線
の強度を弱めるように光線に対する透過率分布が定めら
れた光学フィルタが設けられている点で相違する。な
お、実施の形態２と同様に、補正演算回路１０を設けた
装置構成とすることも勿論可能である。

【００６２】図において、３５は回転ミラー４と被測定
物５との間に設けられ、レーザ光線の透過率が光電変換
器７に向けて走査方向に沿って次第に小さくなるように
形成された光学フィルタである。図１２には、光学フィ
ルタ３５の軸線に沿った光学フィルタ３５の透過率の変
化が示されている。図に示されるように、走査されるレ
ーザ光線３が光電変換器７に近づくのに応じて透過率が
小さくなるように、光学フィルタ３５は形成されてい
る。なお、この透過率分布は、後述するように受光器６
におけるレーザ光線の減衰率に応じて、光電変換器７に
入射される光線量が均一になるように定められるもので
ある。

【００６３】また、図１３には、受光器６の軸線に沿っ
た受光器６におけるレーザ光線の減衰率の変化が示され
ている。ここで、レーザ光線の減衰率とは、受光器６に
入射したレーザ光線の光線量に対する、入射位置から光
電変換器７に到達するまでに損失した光線量の割合とし
て与えられるものである。図に示されるように、走査さ
れるレーザ光線が光電変換器７に近づくのに応じて減衰
率は小さくなっている。受光器６に入射するレーザ光線
の強度が一定の場合に、入射位置が受光器６の端部から
遠いと受光器６の端部から放射される光線の強度は弱
く、入射位置が受光器６の端部から近いと受光器６の端
部から放射される光線の強度は強いことは容易に理解さ
れよう。

【００６４】上記のように、減衰率が大きな部位に入射
するレーザ光線に対する透過率を高くするとともに、減
衰率が小さな部位に入射するレーザ光線に対する透過率
を低くすると、受光器６の端部から放射される光線の光
線量を均一化することができる。したがって、光学フィ
ルタ３５の軸線に沿った透過率の分布が、受光器６の端
部から放射される光線の光線量が一定となるように設定
されるのが好適である。

【００６５】次に動作について説明する。レーザ光源２
から回転ミラー４へ向けてレーザ光線３が照射される
と、回転ミラー４によりレーザ光線３が反射されて、回
転ミラー４の回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査
される。結果的に光走査器１から直線的に走査されるレ
ーザ光線３は、最初に基準位置検出器８を通過して、基
準位置検出器８はレーザ光線３の通過時に図３に示され
るように電気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光
線３の走査がさらに進行すると、レーザ光線３は受光器
６上に入射して対応する電気信号Ｓに立ち上がり部が生
じる。この際、レーザ光線３は図１２に示されるような
透過率の分布を有する光学フィルタ３５を通して図１３
に示されるような減衰率の分布を有する受光器６上に入
射する。そして、透過率の分布と減衰率の分布とは上述
したように整合するよう設定されているから、レーザ光
線３が受光器６上に入射すると、光電変換器７からは一
定の大きさを有するハイレベルの電気信号Ｓが出力され
る。この後の光走査器１からのレーザ光線３による走査
は、実施の形態１において説明したものと同様であるの
で、その説明を省略する。

【００６６】以上のようにこの実施の形態６によれば、
光電変換器７に向けての走査方向に沿ったレーザ光線の
強度を弱めるように光線に対する透過率分布が定められ
た光学フィルタ３５を設けることで、受光器６の軸線方
向に沿った減衰率の変動を補償して受光器６の端部から
一定の光線量のレーザ光線を放射することができるの
で、走査されるレーザ光線３の受光器６への入射部位に
関係なく電気信号Ｓにおいて所定の大きさのハイレベル
信号を得ることができるので、パルス波の立ち上がり部
および立ち下がり部を確実に検出できるから、被測定物
のエッジ部の角度または位置を正確に導出できて、非接
触で被測定物の輪郭形状を正確に測定できるという効果
を奏する。

【００６７】実施の形態７．図１４はこの発明の実施の
形態７による形状計測装置の構成を示す図である。図１
４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示
すのでその説明を省略する。実施の形態７は、実施の形
態１と比較すると、光強度変調器が設けられている点で
相違する。なお、実施の形態２と同様に、補正演算回路
１０を設けた装置構成とすることも勿論可能である。

【００６８】図において、４０はレーザ光源２に接続さ
れ、回転ミラー４の走査周期毎に走査時間に応じてレー
ザ光源２から照射されるレーザ光線３の強度を変化させ
る光強度変調器（光強度変調手段）である。図１５に
は、走査時間に対応する走査位置を横軸に取って、レー
ザ光源２から照射されるレーザ光線３についての走査位
置に対する光強度の変化が示されている。図に示される
ように、走査されるレーザ光線３が光電変換器７に近づ
くのに応じて光強度が小さくなるように、光強度変調器
４０により光強度が制御される。図１５に示される光強
度の分布は、実施の形態６と同様に、受光器６の端部か
ら放射される光線の光線量が一定となるように設定され
る。

【００６９】次に動作について説明する。光強度変調器
４０により光強度が制御されてレーザ光源２から回転ミ
ラー４へ向けてレーザ光線３が照射されると、回転ミラ
ー４によりレーザ光線３が反射されて、回転ミラー４の
回転に応じてレーザ光線３が直線的に走査される。結果
的に光走査器１から直線的に走査されるレーザ光線３
は、最初に基準位置検出器８を通過して、基準位置検出
器８はレーザ光線３の通過時に図３に示されるように電
気信号Ａにてパルス波を出力する。レーザ光線３の走査
がさらに進行すると、レーザ光線３は受光器６上に入射
して対応する電気信号Ｓに立ち上がり部を生じさせる。
この際、図１５に示されるような光強度の分布を有する
レーザ光線３が図１３に示されるような減衰率の分布を
有する受光器６上に入射する。そして、光強度の分布と
減衰率の分布とは上述したように整合するように設定さ
れているので、レーザ光線３が受光器６上に入射する
と、光電変換器７からは一定の大きさを有するハイレベ
ルの電気信号Ｓが出力される。この後の光走査器１から
のレーザ光線３による走査は、実施の形態１において説
明したものと同様であるので、その説明を省略する。

【００７０】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、光電変換器７に向けて走査方向に沿ったレーザ光線
の光強度を弱めるようにレーザ光源２を制御する光強度
変調器４０を設けることで、受光器６の軸線方向に沿っ
た減衰率の変動を補償して受光器６の端部から一定の光
線量の光線を放射することができるので、走査されるレ
ーザ光線３の受光器６への入射部位に関係なく電気信号
Ｓにおいて所定の大きさのハイレベル信号を得ることが
でき、パルス波の立ち上がり部および立ち下がり部を確
実に検出できるので、被測定物のエッジ部の角度、また
は位置を正確に導出でき、非接触で被測定物の輪郭形状
を正確に測定できるという効果を奏する。

【００７１】なお、以上の実施の形態で述べた形状計測
装置を被測定物に沿って複数配置すれば、例えば被測定
物の幅、傾き、曲がり、反り等を計測できるだけではな
く、被測定物の全体的な輪郭形状を短時間で計測するこ
とができ、さらに被測定物の形状が時間的に変化するよ
うな場合でも、搬送方向等に沿って同じ測定部位を複数
回測定できるから、形状の時間的変化も高精度に計測で
きる。

【００７２】さらに、実施の形態２から実施の形態７で
は、基準位置検出器８および補正演算回路１０を備えた
形状計測装置を基本として、光学フィルタ１５、集光器
２０、第１入力エッジ検出器２５、集光器３０、光学フ
ィルタ３５、および光強度変調器４０をそれぞれ個別に
付加して形状計測装置を構成していたが、これらの特徴
的な部材を適宜組み合わせて形状計測装置を構成するこ
とも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、１つ
または複数の光走査手段に対してそれぞれ所定の基準位
置に設置され、１つまたは複数の光走査手段から走査さ
れるそれぞれの光線の通過時点を特定する１つまたは複
数の通過時点特定手段を備えるように構成したので、こ
の通過時点を基準として被測定物のエッジ部の角度また
は位置を算出するので、光走査手段の回転ミラーにおい
て各ミラー間のミラーの設置角度にバラツキが存在して
いても、測定結果に影響を受けることなく高精度で被測
定物のエッジ部の角度または位置を導出して、非接触で
被測定物の輪郭形状を高精度に計測できるという効果を
奏する。

【００７４】この発明によれば、光走査手段による光線
の走査周期を検出して、光線が通過時点特定手段を通過
してから測定された所定の経過時間を、光走査手段が基
準走査周期で駆動される場合に測定されるであろう正規
の経過時間に変換するための補正データを信号処理手段
に出力する補正演算手段を備えるように構成したので、
光走査手段の走査速度が変化しても被測定物のエッジ部
の角度または位置を正確に導出でき、非接触で被測定物
の輪郭形状を高精度に計測できるという効果を奏する。

【００７５】この発明によれば、受光手段と光電変換手
段との間に設けられ、光走査手段の光源から照射される
光線が有する波長帯域の光線のみを透過する光学フィル
タを備えるように構成したので、外乱光となる太陽光
線、照明装置からの光線、被測定物からの輻射光線等が
遮断されて、光走査手段から照射された光線のみが光電
変換手段内に入射するので、光電変換手段から出力され
る電気信号にノイズが混入されることがなく、パルス波
の立ち上がり部および立ち下がり部を確実に検出できる
ので、被測定物のエッジ部の角度または位置を正確に導
出できて、非接触で被測定物の輪郭形状を正確に計測で
きるという効果を奏する。

【００７６】この発明によれば、被測定物と受光手段と
の間に設けられ、光走査手段により走査される光線を走
査方向に対して直角方向に集光する集光手段を備えるよ
うに構成したので、拡散した光線または方向がずれた光
線を受光手段上に入射させることができて、光線による
走査軌跡と受光手段とを整合させることができるので、
光線の不適正な入射および光線の外れ等を防止して被測
定物のエッジ部の角度または位置を正確に導出でき、非
接触で被測定物の輪郭形状を正確に計測できるという効
果を奏する。また、集光手段は走査方向に対して直角方
向へ広範囲に光線を集光することができるので、光線に
よる走査軌跡と受光手段との間のズレはある程度補償す
ることができ、光走査手段、受光手段等に対する位置決
めの許容誤差を大きく取ることができるので、これらの
部材の位置調整を容易に実施することができるという効
果を奏する。

【００７７】この発明によれば、被測定物が走査範囲よ
り大きくて被測定物の片側のエッジ部のみしか測定でき
ない場合に光電変換手段から出力される電気信号におい
て最初の立ち上がり部を検出し、当該検出情報を信号処
理手段に出力する片側エッジ検出手段を備えるように構
成したので、水蒸気等の障害物が発生して光電変換手段
から出力される電気信号にノイズが混入しても、光線が
片側のエッジ部を通過した時点を正確に測定できるの
で、被測定物の片側のエッジ部の角度または位置を誤り
なく導出し、非接触で被測定物の輪郭形状を誤りなく計
測できるという効果を奏する。

【００７８】この発明によれば、受光手段と光電変換手
段との間に設けられ、受光手段の端部から放射される光
線を光電変換手段の受光面上に集光させる集光手段を備
えるように構成したので、光電変換手段の受光面に入射
する光線の損失を低減して高い受光レベルを維持でき、
光電変換手段から出力される電気信号にノイズが混入さ
れなくなってパルス波の立ち上がり部および立ち下がり
部を確実に検出できるので、被測定物のエッジ部の角度
または位置を正確に導出でき、非接触で被測定物の輪郭
形状を正確に計測できるという効果を奏する。

【００７９】この発明によれば、光走査手段と受光手段
との間に設けられ、受光手段において光電変換手段に対
して光線を放射する端部に向けての走査方向に沿っての
入射光線の強度を弱めるように走査方向の透過率分布が
与えられている光学フィルタを備えるように構成したの
で、受光手段の軸線方向に沿った減衰率の変動を補償し
て受光手段の端部から一定の光線量の光線を放射させる
ことができ、走査される光線の受光手段への入射部位に
関係なく光電変換手段から出力される電気信号において
所定の大きさのハイレベル信号を得ることができるの
で、パルス波の立ち上がり部および立ち下がり部を確実
に検出でき、被測定物のエッジ部の角度または位置を正
確に導出して、非接触で被測定物の輪郭形状を正確に測
定できるという効果を奏する。

【００８０】この発明によれば、光走査手段の光源に接
続され、光走査手段の走査周期毎に走査時間に応じて光
源から照射される光線の強度を変化させる光強度変調手
段を備え、この光強度変調手段が受光手段において光電
変換手段に対して光線を放射する端部に向けての走査方
向に沿っての入射光線の強度を弱めるように光源から照
射される光線の強度を制御するように構成したので、受
光手段の軸線方向に沿った減衰率の変動を補償して受光
手段の端部から一定の光線量の光線を放射させることが
でき、走査される光線の受光手段への入射部位に関係な
く光電変換手段から出力される電気信号において所定の
大きさのハイレベル信号を得ることができるので、パル
ス波の立ち上がり部および立ち下がり部を確実に検出で
き、被測定物のエッジ部の角度または位置を正確に導出
して、非接触で被測定物の輪郭形状を正確に測定できる
という効果を奏する。

【００８１】この発明によれば、上記の形状計測装置を
被測定物に沿って複数配置することで形状計測装置を構
成したので、被測定物の幅、傾き、曲がり、反り等を計
測でき、また被測定物の全体的な輪郭形状を短時間で計
測でき、さらに被測定物の形状が時間的に変化するよう
な場合でも、搬送方向に沿って同じ測定部位を複数回測
定できるので、形状の時間的変化も高精度に計測できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による形状計測装置
の構成を示す図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による受光器の構成
を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における基準位置検
出器および光電変換器から出力される電気信号の出力例
を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１において回転ミラー
の回転数が変化した場合の基準位置検出器および光電変
換器から出力される電気信号の出力例を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による形状計測装置
の構成を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による形状計測装置
の構成を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による形状計測装置
において光線の集光作用に関連する部材を示す側面図で
ある。

【図８】 この発明の実施の形態４による形状計測装置
の構成を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態４における基準位置検
出器および光電変換器から出力される電気信号の出力例
を示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５による形状計測装
置の構成を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態６による形状計測装
置の構成を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態６における光学フィ
ルタの透過率の分布を示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態６における受光器の
減衰率の分布を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態７による形状計測装
置の構成を示す図である。

【図１５】 この発明の実施の形態７における光強度変
調器により制御される光強度の分布を示す図である。

【図１６】 従来の形状計測装置の構成の一例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 光走査器（光走査手段）、２ レーザ光源（光
源）、３ レーザ光線（光線）、５ 被測定物、６ 受
光器（受光手段）、７ 光電変換器（光電変換手段）、
８ 基準位置検出器（通過時点特定手段）、９ 信号処
理回路（信号処理手段）、１０ 補正演算回路（補正演
算手段）、１５，３５ 光学フィルタ、２０，３０ 集
光器（集光手段）、２５ 第１入力エッジ検出器（片側
エッジ検出手段）、４０ 光強度変調器（光強度変調手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田壷 宏和 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA12 AA31 AA51 DD12 DD13 EE00 FF02 FF09 FF32 FF61 GG04 HH14 HH15 HH18 JJ01 JJ17 JJ18 LL01 LL08 LL10 LL15 LL22 LL25 LL49 LL62 MM26 NN02 NN08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から照射される光線を直線的に走査
   する１つまたは複数の光走査手段と、被測定物を挟んで
   前記光走査手段と反対側に配置され、前記光走査手段か
   ら走査される光線を受光して当該受光された光線の一部
   を端部に伝達する受光手段と、該受光手段の前記端部か
   ら放射される光線をその光量に応じて電気信号に変換す
   る光電変換手段と、該光電変換手段からの電気信号を入
   力して前記被測定物のエッジ位置を演算する信号処理手
   段とを有する形状計測装置において、 前記１つまたは複数の光走査手段に対してそれぞれ所定
   の基準位置に設置され、前記１つまたは複数の光走査手
   段から走査されるそれぞれの光線の通過時点を特定する
   １つまたは複数の通過時点特定手段を備えることを特徴
   とする形状計測装置。
2. 【請求項２】 光走査手段による光線の走査周期を検出
   して、光線が通過時点特定手段を通過してから測定され
   た所定の経過時間を、前記光走査手段が基準走査周期で
   駆動される場合に測定されるであろう正規の経過時間に
   変換するための補正データを信号処理手段に出力する補
   正演算手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の
   形状計測装置。
3. 【請求項３】 受光手段と光電変換手段との間に設けら
   れ、光走査手段の光源から照射される光線が有する波長
   帯域の光線のみを透過する光学フィルタを備えることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の形状計測装
   置。
4. 【請求項４】 被測定物と受光手段との間に設けられ、
   光走査手段により走査される光線を走査方向に対して直
   角方向に集光する集光手段を備えることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の形状計測装置。
5. 【請求項５】 被測定物が走査範囲より大きくて被測定
   物の片側のエッジ部のみしか測定できない場合に光電変
   換手段から出力される電気信号における最初の立ち上が
   り部を検出して、当該検出情報を信号処理手段に出力す
   る片側エッジ検出手段を備えることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の形状計測装置。
6. 【請求項６】 受光手段と光電変換手段との間に設けら
   れ、前記受光手段の端部から放射される光線を前記光電
   変換手段の受光面上に集光させる集光手段を備えること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の形状計測装
   置。
7. 【請求項７】 光走査手段と受光手段との間に設けら
   れ、受光手段において光電変換手段に対して光線を放射
   する端部に向けての走査方向に沿っての入射光線の強度
   を弱めるように走査方向の透過率分布が与えられている
   光学フィルタを備えることを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の形状計測装置。
8. 【請求項８】 光走査手段の光源に接続され、前記光走
   査手段の走査周期毎に走査時間に応じて前記光源から照
   射される光線の強度を変化させる光強度変調手段を備
   え、 該光強度変調手段が、受光手段において光電変換手段に
   対して光線を放射する端部に向けての走査方向に沿って
   の入射光線の強度を弱めるように光源から照射される光
   線の強度を制御することを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の形状計測装置。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８までのいずれか１
   項に記載の形状計測装置を被測定物に沿って複数配置す
   ることで構成する形状計測装置。