JP2010117312A - 光学式計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】遮光部212は、拡散反射光57の受光中心軸56に対する入射角度範囲を規定するように構成される。すなわち開口212aの径によって、拡散反射光57が遮光部212の開口212aを通過するときに拡散反射光57の進行方向と受光中心軸56とがなす最大角度θが規定される。また、投光部202は、計測対象物体5の表面5Aで正反射された投光ビーム(すなわち反射光ビーム56)のうちレンズ部211により集光される成分について、受光中心軸56上での集光位置Pが受光中心軸56上における遮光部212の範囲内に含まれるように投光ビーム53を投光する。
【選択図】図10
Description
まず、図1〜図4を用いて、本実施の形態に係る光学式計測装置(変位センサ)の概略構成について説明する。
図5は、センサヘッド本体部20の光学系の断面の構成を示す図である。図5を参照して、本実施の形態に係る光学系は、レーザダイオード202aと、スリット202bと、投光レンズ部202cと、2次元CCD203aと、受光光学系203bとを含む。なおレーザダイオード202aと、スリット202bと、投光レンズ部202cとは、図4に示す投光部202を構成する。本実施の形態では、スリット202bは投光レンズ部202cの内部に配置される。
図9は、2次元撮像素子で反射光を断面輪郭線像として撮像した画像を示した図である。
図10は、本実施形態の光学系をビーム集光面に平行な方向に沿って示す概略構成図である。図10を参照して、本実施形態の光学系は、投光部202、受光光学系203bおよび撮像部としての2次元CCD203aを備える。投光部202は、計測対象物体5の表面5Aにおいて線状となる投光ビーム53を計測対象物体5に投光する。受光光学系203bは、その投光ビーム53の計測対象物体5の表面(照射領域A)での反射光を、2次元CCD203aの撮像面203cに結像させる。なお、ビーム集光面は、本発明における「所定の平面」に対応する。また、図10に示した光学系においては、ビーム集光面が入射平面に垂直である。
Claims (8)
- 計測領域中に存在する計測対象物体に向けて照射光を投光する投光部と、
前記計測対象物体の表面で前記照射光が反射されて生じた拡散反射光および正反射光のいずれの反射光についても、前記計測対象物体の表面の変位に応じて得られる反射光像の位置が変化する方向から受光して、前記反射光像の画像を取得する受光部と、
前記受光部により取得された前記画像に基づいて、前記照射光を反射させる前記計測対象物体の表面の変位を計測する計測処理部とを備え、
前記受光部は、
入射した光の像を前記画像として取得する撮像部と、
前記投光部から投光された前記照射光が前記計測対象物体の表面で反射して生じた反射光を、前記撮像部に結像させる結像部と、
前記計測領域中に存在する前記計測対象物体によって前記照射光が拡散反射された場合に、当該拡散反射光のうち前記結像部の中心光軸を含む所定の平面に平行な成分について、前記撮像部に到達する前記拡散反射光の、前記結像部の中心光軸に対する入射角度範囲を規定する遮光部とを含み、
前記投光部は、前記計測領域中に存在する前記計測対象物体によって前記照射光が正反射された場合に、前記照射光の正反射光のうち前記所定の平面に平行な成分が、前記遮光部の存在する前記結像部の中心光軸方向の位置で集光されるように、前記照射光を投光する、光学式計測装置。 - 前記投光部は、前記照射光としてラインビームを、前記計測領域中に存在する前記計測対象物体に向けて照射し、
前記受光部は、前記計測対象物体の表面で反射された前記ラインビームの反射光を、前記計測対象物体の表面上におけるライン方向のビームの分布について、前記計測対象物体の表面の変位に対応して得られる前記反射光像の位置の分布が変化する方向から受光し、
前記所定の平面は、前記投光部から照射される前記ラインビームの中心光軸と、前記結像部の中心光軸とを含む入射平面に垂直であり、かつ前記結像部の中心光軸を含む平面である、請求項1に記載の光学式計測装置。 - 前記投光部は、前記照射光としてラインビームを、前記計測領域中に存在する前記計測対象物体に向けて照射し、
前記受光部は、前記計測対象物体の表面で反射された前記ラインビームの反射光を、前記計測対象物体の表面上におけるライン方向のビームの分布について、前記計測対象物体の表面の変位に対応して得られる前記反射光像の位置の分布が変化する方向から受光し、
前記所定の平面は、平面の計測対象物体が予め定められた計測対象範囲内の傾きで前記計測領域中に置かれた場合に、前記投光部からの前記ラインビームが前記計測対象物体の表面で反射されて生じる反射光ビームの前記計測対象物体の表面上におけるライン方向と、前記結像部の中心光軸とに平行な平面である、請求項1に記載の光学式計測装置。 - 前記遮光部には、前記結像部の中心光軸を中心とする円形の開口が形成され、前記円形の開口の外側の光を遮光する、請求項1に記載の光学式計測装置。
- 前記結像部は、複数のレンズを組み合わせた組レンズにより構成され、
前記遮光部は、前記複数のレンズの並びの方向について両端に位置するレンズの間に配置される、請求項1から4のいずれか1項に記載の光学式計測装置。 - 前記結像部は、単レンズであって、
前記照射光の正反射光のうちの前記所定の平面に平行な成分について、前記結像部の中心光軸方向での集光位置は、前記単レンズの内部にある、請求項1から4のいずれか1項に記載の光学式計測装置。 - 前記遮光部は、前記計測対象物体の前記表面における予め定められた有効計測範囲からの拡散反射光のうち前記所定の平面に平行な成分について、前記結像部の中心光軸に対する前記入射角度範囲を規定する、請求項1から6のいずれか1項に記載の光学式計測装置。
- 前記投光部は、前記所定の平面に平行方向のビーム幅が、前記ラインビームが前記投光部から前記受光部へ進むにつれて次第に小さくなるように、前記ラインビームを投光し、
前記所定の平面は、前記投光部から照射される前記ラインビームの投光部中心光軸と、前記結像部の中心光軸である結像部中心光軸とを含む入射平面に垂直であり、かつ前記結像部中心光軸を含む平面である、請求項2または3に記載の光学式計測装置。
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