JP2007271549A - 光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光学系をシンプルで小型化し、周囲温度の変化の影響を軽減し易い構造として測定精度を向上させた光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 被測定面Ａｍと基準面Ａｒとの間の距離を光学的に測定する光学式距離測定装置であって、距離検出部１と距離演算部２とからなり、照射するスポット光とその反射光の中心を同じ直線光軸Ｏｅ上になるように構成された距離検出部１と、この反射光の分布量を標準偏差値として求める距離演算部２とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被測定面と基準面との距離を測定する光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法に関する。

被測定面と基準面との間の距離を測定する光学式距離測定装置は、例えば、支持部材上の部品の位置を、部品表面と装置の基準面との間の距離の変化で検出して決定する場合などに応用されている（例えば、特許文献１参照。）。

この光学式距離測定装置を図７に示す。この装置では、半導体ダイオード及びコリメータレンズを備える光源ユニット１０から光ビーム１５を放射し、ハーフミラー２０を介して被測定面３０上にほぼ垂直に光スポットＡを形成し、被測定面３０で反射された光ビームの一部を単レンズ４０によりＡ′点に結像する。

そして、被測定面３０とＡ′点との間の光路中に多数の窓51を経て通過する反射光を通過させる放射阻止板５０を配置し、放射阻止板５０に入射する反射光から窓５１の数に相当する多数の細い光ビームｂ１、ｂ２、・・・ｂｎをＡ′点の付近に配置した光検出ユニット６０により光ビームによって感光面上に形成された光スポットＢ１’、Ｂ２’、・・・Ｂｎ’を検出する。

そして、これら光スポットＢ１’、Ｂ２’、・・・Ｂｎ’と単レンズ４０との間の距離から、被測定面３０と基準面Ｒ−Ｒ′との間の距離の求めるようにしている。

この光学系は、実際の装置としては特許文献１に記載されているように、共焦点光学系とし、光ビームは光軸中心に傾斜ミラーを設けて放射し、ハーフミラーでのロスをなくして、検出面での受光する光強度が強くなる構成としている。

しかしながら、このような光学系の構成においては、光源ユニット１０、単レンズ４０（共焦点光学系の場合にはレンズが２枚の構成となる）、光検出ユニット６０、及び光軸中心部に設けられるハーフミラー２０など、光学系の構成要素の数が多くなり構造が複雑になる問題がある。

また、被測定面からの反射光を選択する必要がある場合には、放射阻止板５０などの光学フィルターを設けることが必要となる場合もある。

通常、このような光学系においては、装置全体を所定の温度範囲に安定化された恒温室内に設けたり、周囲温度の変化で光学寸法の設定位置が変動しないような光学基盤を備えたりする温度対策が施される。

例えば、光学系の構成要素は、測定精度を安定化させるため、線膨張係数が小さく、且つ機械的歪みの生じにくいアンバー材などの光学基盤上に固定される。

しかしながら、装置を恒温室内に設置することが困難で、被測定面３０と装置との間の対物距離ａを長くとることが測定上必要とされる場合には、光学系の構造が大型となり、装置各部の温度を均一に、且つ恒温に保つことが難しくなる。

そのため、光学寸法の設定位置の変動が生じて測定誤差が大きくなり、高い精度を要求される場合には問題があった。

このような光学系での距離測定以外には、三画測距の原理を用いたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に示す三画測距の原理を用いた方法では、位置検出の受光面を焦点の位置の後方に配置し、位置検出の変化量を大きくして測定分解能を向上させている。

しかしながら、この方式においても投光部と受光部とは別々のユニットで構成されているので、対物距離を長くする必要がある場合には、装置が大型となり、上述した共焦点光学系の装置と同様に装置各部の温度を均一に、且つ恒温に保つことが困難となり、高い精度を要求される場合には問題があった。
特許第５２９６９１号公報（図１、第１頁） 特開２００５−２４１６２１号公報（図１、第１頁）

以上述べたように、従来の光学式距離測定装置は、いずれの方式も、光スポットを放射する投光部と反射光を受光する受光部との光軸は、１軸上に存在せず、離間して設けられるため装置が大型になり、周囲温度の影響を受けやすく、測定誤差が発生する問題がある。

例えば、図７に示す光学系で、対物距離ａが５００ｍｍ、光学系の倍率ｍ（＝ｂ／ａ）が１倍の場合の各部を固定する光学基盤の鉛直方向の寸法ｂ１は、構造物を取り付ける余裕α１を１００ｍｍと仮定すると、６００ｍｍ＝（５００ｍｍ+α１）となる。

この時、周囲温度変化Δｔを５℃、光学基盤をアンバー材としてこの線膨張係数αを０．８×１０^−６／℃とすると、光学基盤の線膨張による鉛直方向の光軸の伸びまたは収縮量Δｂ１は、
Δｂ１＝Δｔ×α×ｂ１＝２．４×１０^−３（ｍｍ） ・・・（１）
となる。

また、被測定面ＲＲ’に入射する光ビーム１５の入射角度は、光学基盤の温度による歪み、及びハーフミラー２０の取り付け角度で変化する。光源ユニット１０からハーフミラー２０までの光路長ｃ１を１００ｍｍとし、光源ユニット１０からハーフミラー２０による光ビーム１５の入射角度の変化率がΔθ１０秒（５×１０^−５ｒａｄ）／５℃としても、光検出ユニット６０の検出面６１での概略の位置変化Δｄは、入射角度の２倍に拡大されるので、
Δｄ＝Δθ×２×ｃ１ ＝１０×１０^−３（ｍｍ）・・・（２）
となる。

そして、このような光学系の長さ寸法及び角度の設定位置のずれは、光学基盤の熱膨張、熱収縮によるずれだけでなく、各ユニットも熱膨張、熱収縮してその設定位置のずれが発生する。また、そのずれの方向は、１次元上でなく３次元方向に変動するので、構造が複雑であるほど対策も難しくなる。

したがって、対物距離が小さく出来ない被測定面の距離測定精度として、高精度が要求される場合には、その温度対策が高コストになることが避けられない。しかも、その温度対策は、構造物が複雑で大型になるほど難しくなる。

本発明はこのような光学式距離測定装置の問題点を解決するためになされたもので、光学系をシンプルで小型化し、周囲温度の変化の影響を軽減し易い構造として測定精度を向上させた光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項１に係る光学式距離測定装置は、被測定面と基準面との間の距離を光学的に測定する光学式距離測定装置であって、距離検出部と距離演算部とからなり、前記距離検出部は、スポット光を前記被測定面に対して鉛直軸の上部方向から照射するスポット光源部と、前記スポット光の放射点を光軸中心とし、前記放射点の周囲の同一平面上において前記被測定面で反射した反射光を受光するエリア撮像素子とを備える光電検出部と、前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記基準面に集光し、前記反射光を前記エリア撮像素子の感光面に集光させるレンズとを備え、前記距離演算部は、前記エリア撮像素子の出力から前記反射光の分布量を求める反射パターン演算部と、予め作成される前記距離と前記分布量とを対応付けした校正テーブルと、前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求める演算部とを備えたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項２に係る光学式距離測定装置は、請求項１において、前記光電検出部は、前記スポット光源部をＬＥＤとし、前記エリア撮像素子を前記ＬＥＤから照射されるスポット光の放射点を光軸中心位置に、前記放射点を含む同一平面状を感光面の位置とするＣＣＤエリアセンサをその周囲に１個もしくは複数個設けて構成し、前記放射点と前記感光面とを一つの基板上に設けたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項３に係る光学式距離測定装置は、請求項１において、前記反射パターン演算部は、前記光電検出部の出力の標準偏差値を前記分布量としたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項４に係る光学式距離測定装置は、請求項１乃至請求項３において前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記被測定面上に照射し、前記反射光を前記エリア撮像素子上に共役に集光させる共焦点光学系としたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項５に係る光学式距離測定の方法は、被測定面と基準面との間の距離を光学的に測定する光学式距離測定の方法装置であって、スポット光を前記被測定面に対して鉛直軸の上部方向から放射するスポット光源部と、前記スポット光の放射点を光軸中心とし、前記放射点の周囲の同一平面上において前記被測定面で反射した反射光を受光するエリア撮像素子とを備える光電検出部と、前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記基準面に集光し、前記反射光を前記エリア撮像素子の感光面に集光させるレンズと、前記エリア撮像素子の出力から前記反射光の分布量を求める反射パターン演算部と、予め作成される前記距離と前記分布量とを対応付けした校正テーブルと、求めた前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求める演算部とを備え、前記被測定面の基準表面となる校正サンプルを作成し、前記校正サンプルを用いて、前記基準面との距離を所定の間隔で設定し、この前記校正サンプルに対応する前記分布量とを対応付けした前記校正テーブルを作成し、前記被測定面に前記光スポットを放射した時の前記分布量を求め、求めた前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求めることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項６に係る光学式距離測定の方法は、請求項５において、前記分布量は、前記反射光の標準偏差値としたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、スポット光を被測定面に鉛直方向から照射するスポット光源部と、被測定面からの反射光の分布量を検出するエリア撮像素子とを、このスポット光の放射点を光軸の中心とし、この放射点の周囲で、放射点を含む反射光の感光面が同じ平面上に位置するように一つの基板上に設けた。

そして、スポット光を被測定面に集光し、反射光をこの撮像素子上に結像させる投光レンズと受光レンズとを同じレンズとし、スポット光の中心と反射光の中心とを同じ光軸上で検出する構成とした。

したがって、従来の光学系に比べて原理的にも部品点数が少なくなるので距離検出部の構造がシンプルとなる。

また、同じ光軸上に部品配置が可能となったので光学基盤の面積も小さくなる。さらに、スポット光の放射点と感光面とを同じ平面上に設けたので、周囲温度変化に対する恒温化対策や温度補正がし易い、小型で高性能な光学式距離測定装置、光学式距離測定の方法を提供することが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１について、図１乃至図６及を参照して説明する。先ず、図１を参照して、この光学式距離測定装置の測定原理を説明する。

図１（ａ）に示す光学系の構成図は、被測定面Ａｍが基準面Ａｒの位置にあり、ＬＥＤ１２ｂ等から放射されるスポット光が、光軸Ｏａの位置で鉛直方向から被測定面Ａｍに向けて放射点Ｐｉから放射され、レンズ１１で被測定面上に結像され、その反射光Ｐｒが光電検出部１２の感光面上にレンズ１１で結像されている状態を示す。

また、図１（ｂ）は、被測定面Ａｍが基準面Ａｒの位置から距離Ｌ１の位置に変化した状態を示す。この時のスポット光は、被測定面Ａｍの位置では非フォーカスされた位置になるので、基準面Ａｒの位置にあるときよりも大きな形のスポット径となり、さらに、光電検出部１２の感光面上では、そのスポット径が径Ｄ１としてさらに大きな形状で集光された状態を示す。

同様に、同図（ｃ）、同図（ｄ）は、被測定面Ａｍが基準面Ａｒの位置から距離Ｌ２、・・、Ｌｎの位置に大きく変化した時に、検出面上の反射光のパターンの径が、夫々、径Ｄ２及び径Ｄｎと対応するより大きな形状で集光された状態を示す。

このように、被測定面Ａｍの位置が、基準面Ａｒの位置から距離Ｌ１、Ｌ２・・・Ｌｎと大きくなるにつれて、その反射光のパターンの形状も対応して大きくなるので、このパターンの分布量と距離との対応を予め詳細を後述する校正テーブルとして作成しておき、検出したパターンの分布量に対応する距離を、この校正テーブルを参照して求める。

次に、図２（ａ）を参照して、本発明の光学式距離測定装置の構成を説明する。本発明の光学式距離測定装置は、予め設定される基準面Ａｒの位置と所定の位置に離間して設定される距離検出部１と距離検出部１の出力から距離を求める距離演算部２とからなる。

距離検出部１は、レンズ１１と光電検出部１２とからなる。光電検出部１２は、セラミックス等の基板１２ａと、この基板１２ａの中心に設けられるＬＥＤ１２ｂと、光軸Ｏａに点対称に配置される４個のエリアＣＣＤセンサ１２ｃとからなる。

次に、光電検出部１２の詳細について、図２（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図２（ｂ）、（ｃ）は、反射光のパターンから分布量を検出する光電検出部１２を被測定面Ａｍの方向から見た時の平面図、及びその側面図を示す。

被測定面Ａｍからの反射光は、図２（ｂ）の破線Ｐｄで示すように、光軸Ｏａを中心に被測定面Ａｍの反射特性に応じて広がって集光され、集光されたこの反射光のパターンの状態がエリアＣＣＤセンサ１２ｃで検出される。

基板１２ａの中心位置には、所定のパワーのＬＥＤ１２ｂがスポット光の光源として設けられる。このＬＥＤ１２ｂの放射点Ｐｉは、図示しないレンズ系をＬＥＤ１２ｂの発光面の前面位置に備え、基準面Ａｒの位置で所定のサイズになるように成形される。

また、ＬＥＤ１２ａの周囲には、４個のエリアＣＣＤセンサ１２ｃが点対称に、且つ、光軸Ｏａ方向においてその感光面がＬＥＤ１２ａの放射点Ｐｉと同じ位置になるように基板１２ａ上に成形される。

また、この基板１２ａは、ＬＥＤ１２ａの放射点Ｐｉが光軸Ｏａ位置に、また、ＬＥＤ１２ｂから基準面Ａｒ上に照射されたスポット光の結像位置となるように固定される。

このような構造の光電検出部１２は、基板１２ａをセラミックスとし、ＬＥＤ１２ｂ、エリアＣＣＤセンサ１２ｃ、及びその周辺回路が、半導体プロセスで、基板１２ａ上に一体で成形されることが好ましい。

図２（ｃ）では、正方形の感光面を持つエリアＣＣＤセンサ１２ｃが４個設けられているが、反射光のパターンの分布量を測定できるものであれば良い。一般に、被測定面Ａｍからの反射光はガウス分布状の拡散特性で、パターンは点対称な形状となるので、ＣＣＤセンサ１個とすることも可能で、そのパターンの広がり範囲をカバーできるものであれば、形状も任意に成形しても良い。

検出感度の不足や、反射光のパターンの雑音を軽減するためには、図のように円周方向を４分割して反射光すべてを受光できるものにしたほうが望ましい。このような形状であれば、被測定面Ａｍが傾斜した場合の傾斜検出にも応用することが可能である。

この傾斜検出の原理は、例えば、前述した本特願２００５-２４１６２１号に記載されているような方法があるが、本発明の主題ではないのでその説明は省略する。

次に、図３を参照して、被測定面Ａｍを測定する場合の距離検出部１の設定について説明する。

図２で説明したように、本距離検出部１は、レンズ１１と光電検出部１２の２つの部品が同一の光軸Ｏａ上に設けられるので、例えば、アンバー材をコの字型に成形し、その対抗する面にレンズ１１と光電検出部１２とを固定する。

アンバー材の形状は、周囲温度の変化に対して一方向に膨張、収縮するものであれば温度補正が容易となるものが望ましく、その形状は距離検出部１の取り付け位置と、周囲温度によって適宜最適な構造が選択される。

この光学系では、レンズ１１と距離検出部１２とを１軸上で設定できるシンプルな構造なので、コンパクトな形状に出来るとともに、周囲温度の変化に対して装置の恒温化対策が行い易い構造となる。

また、レンズ１１と距離検出部１２とを１枚の基板上に固定することが可能で、さらに、放射点と感光面とが同じチップ基板の平面上に設けられるので、周囲温度に対する光学寸法の膨張、収縮による誤差の補正も行い易くなる。

距離検出部１は、周囲温度の変化に対して、設定した光学寸法位置の収縮が抑えられるように、その取り付けベース１ａ、支持材１ｃ、及びその周囲１ｂを断熱して恒温化する。

サブミクロンオーダの高い測定精度を要求される場合には、基準面Ａｒ、支持材１ｃを含む光学寸法の空間全体を恒温化することが望ましい。

次に、図４乃至図６を参照して、距離演算部２の構成とその動作について説明する。図４（ａ）において、距離演算部２は、４個のエリアＣＣＤセンサ１２ｃで構成される光電検出部１２からの反射光の分布量を求める反射パターン演算部２ａと、反射パターン演算部２ａの出力から対応する距離を、校正テーブル２ｃを参照して求める演算部２ｂと、校正テーブル２ｃとからなる。

詳細を後述する校正テーブル２ｃは、反射パターン演算部２ａで求めた分布量と、被測定面Ａｍの基準表面となる光反射特性を持つ校正サンプルを用いて、所定の距離範囲を所定の間隔で移動して、設定された距離とを対応付けたテーブルとして作成されるもので、測定前に予め作成され、距離演算部２の図示しないメモリに記憶しておく。

スポット光源部１２から放射されるスポット光のパワーが変動する場合には、このパワーの変動を補正する必要がある。図４（ｂ）は、その補正をするための構成を示す。

この補正は、４個のエリアＣＣＤセンサ１２ｃの総和を求める加算部２ｄと、反射パターン演算部２ａの出力を加算部２ｄの出力で除して正規化する除算部２ｅとで構成される。

次に、反射パターン演算部２ａの詳細動作について説明する。図５は、光電検出部１２の感光面の位置に集光される反射光の光強度の分布パターンの断面図を示す。縦軸は、反射光の光強度を、光軸中心から距離を示す。

通常、被測定面Ａｍは拡散面であるので、図に示すように光軸中心に対してガウス分布上のパターン形状を示す。

このガウス分布状のパターンＰ_Ｌ０、Ｐ_Ｌ１、・・Ｐ_Ｌｎは、夫々、被測定面Ａｍが基準面Ａｒの位置から距離Ｌ０、距離Ｌ１・・距離Ｌｎの位置に変化すると、図に示すように距離に応じて広がってくる。

光電検出部１２は、図２（ｂ）に示したように、光軸中心にＬＥＤ１２ｂを備え、その周囲にエリアＣＣＤセンサ１２ｃが設けられているので、反射パターンの中心部には感光面を持たないため、この位置に集光される光は検出されない。

したがって、例えば、図２（ｂ）の直線ｘ−ｘ’上のエリアＣＣＤセンサ１２ｃの画素から検出される信号は、図５（ｂ）に示すような中央の部分が欠けた信号となる。

反射パターンは、４つのエリアＣＣＤセンサ１２ｃで分割検出され、その検出信号の標準偏差値σｘが、反射パターン演算部２ａ求められる。

そして、演算部２ｂで、求めた標準偏差値σｘと対応する距離Ｌｘが、校正テーブル２ｃを参照して求められる。

求める標準偏差値は、分布量対応するデータであれば良いので、光軸Ｏａ中心に設定された１つのエリアＣＣＤセンサ１２ｃの直線上の画素データとしても良いが、４個のエリアＣＣＤセンサ１２ｃの全てのデータを採用する方が被測定面Ａｍの表面に起因するデータのばらつきが平均化されるので望ましい。

次に、図６を参照して、この校正テーブル２ｃの作成手順につい説明する。校正テーブル２ｃは、被測定面Ａｍの基準面となるサンプルを予め選定し、このサンプルを基準面Ａｒにおいて、所定の光軸方向に単位距離を移動させ、この移動量Ｌｏ、Ｌ１・・Ｌｎとこの移動量に対応する標準偏差値σ０、σ１・・σｎとを対応付けて作成される。このようにして求めた校正テーブル２ｃを図６（ａ）に示す。

図６（ｂ）は、反射パターンをガウス（正規）分布のパターンとした時のデータを図示したもので、黒点は、中央部のデータが検出されたとした場合の標準偏差値を示し、白点は、中央部のデータが±３画素欠けたときの標準偏差値を示す。

図から分る様に、分布量を標準偏差値とすることで、中央部のデータが欠落したものであっても、距離と標準偏差値との相関度には著しい相違がなく、校正データとして使用できる。

このようにして作成された分布量を標準偏差値とする校正テーブル２ｃが予め記憶され、距離測定時に被測定面Ａｍの標準偏差値σｘが求められると、これに対応する距離Ｌｘが、一義的に求められる。尚、離散した構成データの間の測定値に対しては、直線補完法によって求める。

以上説明したように、本発明によれば、スポット光とその反射光とを同じ光軸上の同一平面上に配置し、スポット光を光軸の中心から照射し、反射光の中央部を除く標準偏差値でその分布量を求めるようにしたので、コンパクトで、被測定面の反射特性にムラがあっても影響を受けにくい検出系を構成することが出来る。

本発明は上述したような実施例に何ら限定されるものでなく、反射光の分布量は、必ずしも標準偏差値値を求める必要はなく、反射パターンの分布の広がり量をパターンの位置から求めても良く、反射パターン演算部の構成は、被測定面の粗度と反射率によって成形されるパターンに対応して、本趣旨を逸脱しない範囲で適宜調整することが可能である。

本発明の光学式距離測定装置の測定原理の説明図。 本発明の光学式距離測定装置の距離検出部の構成図。 本発明の光学式距離測定装置の距離検出部の取り付け図。 本発明の光学式距離測定装置の距離演算部の構成図。 本発明の光学式距離測定装置の反射パターンの検出信号の例。 本発明の光学式距離測定装置の校正データの例。 従来の距離測定装置の検出原理の説明図。

符号の説明

１ 距離検出部
２ 距離演算部
２ａ 反射パターン演算部
２ｂ 演算部
２ｃ 校正テーブル
２ａ１ 加算部
２ａ２ 除算部
１１ レンズ
１２ 光電検出部
１２ａ 基板
１２ｂ ＬＥＤ
１２ｃ エリアＣＣＤセンサ
１２ｄ 加算部
１２ｅ 除算部

Claims (6)

1. 被測定面と基準面との間の距離を光学的に測定する光学式距離測定装置であって、距離検出部と距離演算部とからなり、
   前記距離検出部は、スポット光を前記被測定面に対して鉛直軸の上部方向から照射するスポット光源部と、前記スポット光の放射点を光軸中心とし、前記放射点の周囲の同一平面上において前記被測定面で反射した反射光を受光するエリア撮像素子とを備える光電検出部と、前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記基準面に集光し、前記反射光を前記エリア撮像素子の感光面に集光させるレンズとを備え、
   前記距離演算部は、前記エリア撮像素子の出力から前記反射光の分布量を求める反射パターン演算部と、予め作成される前記距離と前記分布量とを対応付けした校正テーブルと、前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求める演算部とを
   備えたことを特徴とする光学式距離測定装置。
2. 前記光電検出部は、前記スポット光源部をＬＥＤとし、前記エリア撮像素子を前記ＬＥＤから照射されるスポット光の放射点を光軸中心位置に、前記放射点を含む同一平面状を感光面の位置とするＣＣＤエリアセンサをその周囲に１個もしくは複数個設けて構成し、前記放射点と前記感光面とを一つの基板上に設けたことを特徴とする請求項１に記載の光学式距離測定装置。
3. 前記反射パターン演算部は、前記光電検出部の出力から求めた標準偏差値を前記分布量としたことを特徴とする請求項１に記載の光学式距離測定装置。
4. 前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記被測定面上に照射し、前記反射光を前記エリア撮像素子上に共役に集光させる共焦点光学系としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の光学式距離測定装置。
5. 被測定面と基準面との間の距離を光学的に測定する光学式距離測定の方法装置であって、
   スポット光を前記被測定面に対して鉛直軸の上部方向から放射するスポット光源部と、
   前記スポット光の放射点を光軸中心とし、前記放射点の周囲の同一平面上において前記被測定面で反射した反射光を受光するエリア撮像素子とを備える光電検出部と、
   前記被測定面と前記光電検出部との間に配置され、前記スポット光を前記基準面に集光し、前記反射光を前記エリア撮像素子の感光面に集光させるレンズと、前記エリア撮像素子の出力から前記反射光の分布量を求める反射パターン演算部と、
   予め作成される前記距離と前記分布量とを対応付けした校正テーブルと、
   求めた前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求める演算部と
   を備え、
   前記被測定面の基準表面となる校正サンプルを作成し、
   前記校正サンプルを用いて、前記基準面との距離を所定の間隔で設定し、この前記校正サンプルに対応する前記分布量とを対応付けした前記校正テーブルを作成し、
   前記被測定面に前記光スポットを放射した時の前記分布量を求め、求めた前記分布量から前記校正テーブルを参照して前記被測定面と前記基準面との間の距離を求めることを特徴とする光学式距離測定の方法。
6. 前記分布量は、前記反射光の標準偏差値としたことを特徴とする請求項５に記載の光学式距離測定の方法。

Images