JP2012242134A - Shape measurement device and optical filter used for the same - Google Patents

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俊文 児玉
Naofumi Yamahira
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable measurement of the shape of a large target object with high precision using a light-section method at a close distance, without increasing the size of device structure.SOLUTION: A shape measurement device 1 in one embodiment of this invention irradiates a target object 15 with slit light L1, images the slit light L1 reflected from the object 15 through a filter 3, and measures the shape of the object 15 while blocking light other than the slit light L1. A central transmission wavelength of the filter 3 is equivalent to a main peak wavelength of the slit light L1 in the vicinity of the optical axis C of a lens 4, and becomes larger along an incidence plane of the slit light L1 from the optical axis C toward an edge side of the filter 3.

Description

本発明は、光切断法によって被測定物の形状を測定する形状測定装置およびこれに用いる光学フィルタに関する。   The present invention relates to a shape measuring device that measures the shape of an object to be measured by a light cutting method and an optical filter used therefor.

従来から、被測定物の立体形状を測定する手法として光切断法が公知である。光切断法は、一般に、レーザ光等の高輝度スリット光を被測定物に照射し、得られたスリット光像をもとに、被測定物の凹凸等の表面形状を測定する。   Conventionally, a light cutting method is known as a method for measuring the three-dimensional shape of an object to be measured. In the light cutting method, generally, the object to be measured is irradiated with high-luminance slit light such as laser light, and the surface shape such as irregularities of the object to be measured is measured based on the obtained slit light image.

例えば、光切断法では、図14に示すように、スリット光源101によって被測定物100の表面にスリット光を照射し、スリット光の照射方向とは別の方向から、撮像装置102によって被測定物100から反射したスリット光を撮像し、得られた被測定物100のスリット光像を表示装置103に表示する。この被測定物100の表面形状は、得られたスリット光像の変形量および撮像光学系の幾何学的配置等をもとに算出される。   For example, in the light cutting method, as shown in FIG. 14, the slit light source 101 irradiates the surface of the measurement object 100 with slit light, and the imaging apparatus 102 measures the measurement object from a direction different from the irradiation direction of the slit light. The slit light reflected from 100 is imaged, and the obtained slit light image of the measured object 100 is displayed on the display device 103. The surface shape of the DUT 100 is calculated based on the deformation amount of the obtained slit light image, the geometric arrangement of the imaging optical system, and the like.

このような光切断法は、単純な光学系によって大型な物体の測定も可能であり、また、光学系の配置によって凹凸の測定感度を大幅に調整できる等の利点がある。このため、近年の画像処理技術の進歩に伴い、ロボット用の視覚センサに適用される立体形状入力法として注目されている。   Such a light cutting method has an advantage that a large object can be measured by a simple optical system, and the measurement sensitivity of the unevenness can be greatly adjusted by the arrangement of the optical system. For this reason, attention has been paid as a three-dimensional shape input method applied to a visual sensor for robots in accordance with recent advances in image processing technology.

また、鉄鋼業においても、光切断法は、冷却せずに高温状態を維持しつつスリット光に沿った方向の形状を取得できるという利点から、鋼管等の鉄鋼製品を製造する際に生成される高温な中間製品の形状検査に応用されている(特許文献1〜3参照)。   Also in the steel industry, the light cutting method is generated when manufacturing steel products such as steel pipes from the advantage that the shape in the direction along the slit light can be obtained while maintaining a high temperature state without cooling. It is applied to shape inspection of high-temperature intermediate products (see Patent Documents 1 to 3).

特開2003−322513号公報JP 2003-322513 A 特開2004−181471号公報JP 2004-181471 A 特開2004−117053号公報JP 2004-117053 A

ところで、近年の鉄鋼業においては、鋼管等の鉄鋼製品のみならず、コークス炉等の大型且つ高温な設備の点検に好適な光切断法による形状測定が要望されている。例えば、光切断法によってコークス炉内の形状を測定し、コークス炉内壁面の凹凸状態を検査することが可能な形状測定装置が必要とされている。コークス炉内の点検においては、高温なコークス炉に形状測定装置を接近させて、コークス炉内壁面の凹凸状態を広範囲に測定しなければならない。   By the way, in the recent steel industry, not only steel products such as steel pipes, but also shape measurement by a light cutting method suitable for checking large and high-temperature equipment such as a coke oven is demanded. For example, there is a need for a shape measuring device that can measure the shape of a coke oven by an optical cutting method and inspect the unevenness of the inner wall surface of the coke oven. In the inspection of the coke oven, the shape measuring device must be brought close to the high temperature coke oven to measure the unevenness of the inner wall surface of the coke oven over a wide range.

このため、形状測定装置の投光範囲および受光範囲をより大きくする必要がある。このうち、投光範囲については、形状測定装置のスリット光源を変更して、より広範囲にスリット光を照射すればよいが、これは、スリット光源のスリット長を変更する等の手法によって容易に達成できる。   For this reason, it is necessary to enlarge the light projection range and light reception range of the shape measuring apparatus. Of these, for the light projection range, the slit light source of the shape measuring device may be changed to irradiate the slit light over a wider range, but this can be easily achieved by a method such as changing the slit length of the slit light source. it can.

一方、受光範囲については、形状測定装置の光学系を変更して、受光角範囲すなわち画角をより大きくする必要がある。この場合、形状測定装置は、今まで以上に大きい入射角の範囲に亘って、被測定物から反射したスリット光を受光することになる。   On the other hand, regarding the light receiving range, it is necessary to change the optical system of the shape measuring apparatus to increase the light receiving angle range, that is, the angle of view. In this case, the shape measuring apparatus receives the slit light reflected from the object to be measured over a range of incident angles larger than ever.

ここで、形状測定装置には、一般に、被測定物から反射したスリット光を感度よく受光するために、干渉フィルタ等の光学フィルタを備えている。ところが、光学フィルタの光透過特性は、光の入射角の増加に伴って低くなる。   Here, the shape measuring apparatus generally includes an optical filter such as an interference filter in order to receive the slit light reflected from the object to be measured with high sensitivity. However, the light transmission characteristics of the optical filter become lower as the incident angle of light increases.

このため、被測定物に照射するスリット光の波長に限定した光透過特性を有する光学フィルタを用いた場合、この光学フィルタは、入射角の大きなスリット光、すなわち、光軸部位から縁側へ所定の距離以上離れた領域に入射したスリット光を遮断してしまう。この結果、被測定物から反射したスリット光を感度よく検出できないことから、光切断法によって至近距離から大型な被測定物の形状を精度よく測定できないという問題があった。   For this reason, when an optical filter having a light transmission characteristic limited to the wavelength of the slit light applied to the object to be measured is used, the optical filter is a slit light having a large incident angle, that is, a predetermined distance from the optical axis portion to the edge side. The slit light incident on the area more than the distance is blocked. As a result, since the slit light reflected from the object to be measured cannot be detected with high sensitivity, there is a problem that the shape of a large object to be measured cannot be accurately measured from a close distance by the light cutting method.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、装置構造を大型化することなく、光切断法によって至近距離から大型な被測定物の形状を精度よく測定できる形状測定装置およびこれに用いる光学フィルタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a shape measuring device capable of accurately measuring the shape of a large object to be measured from a close distance by an optical cutting method without increasing the size of the device structure, and the same An object of the present invention is to provide an optical filter used in the above.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる形状測定装置は、被測定物にスリット光を照射し、前記被測定物から反射した前記スリット光の反射光をレンズを介して撮像するとともに前記反射光以外を遮光して、前記被測定物の形状を測定する形状測定装置において、前記レンズの光軸近傍の透過波長帯域が前記反射光の波長を含み、前記反射光の入射面に沿って前記光軸から縁側に向けて中心透過波長が大きくなる光学フィルタを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a shape measuring apparatus according to the present invention irradiates a measurement object with slit light and reflects the reflected light of the slit light reflected from the measurement object through a lens. In the shape measuring apparatus that measures the shape of the object to be measured while shielding the light other than the reflected light, the transmission wavelength band near the optical axis of the lens includes the wavelength of the reflected light, and the reflected light An optical filter having a central transmission wavelength that increases from the optical axis toward the edge side along the incident surface is provided.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記中心透過波長は、前記光軸から前記光学フィルタの縁側に向けて連続的に大きくなることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength continuously increases from the optical axis toward the edge of the optical filter.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記中心透過波長は、対象スリット光の長く伸びる方向の受光角に対応して変化することを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength changes in accordance with a light receiving angle in a direction in which the target slit light extends long.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記光学フィルタの透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅の2〜4倍であることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the bandwidth of the transmission wavelength band of the optical filter is 2 to 4 times the half-value width of the slit light.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記中心透過波長は、前記光軸から前記光学フィルタの縁側に向けて段階的に大きくなることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength increases stepwise from the optical axis toward the edge of the optical filter.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記光学フィルタは、前記光軸が通過する中心領域と、該中心領域を中心に対称的に分割される複数の部分領域とを含み、前記中心透過波長は、前記中心領域において前記スリット光の主ピーク波長と同等であり、前記光学フィルタの縁側に向けて前記部分領域毎に大きくなることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the optical filter includes a central region through which the optical axis passes and a plurality of partial regions that are symmetrically divided around the central region. The central transmission wavelength is equal to the main peak wavelength of the slit light in the central region, and increases for each partial region toward the edge of the optical filter.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域は、隣接する前記中心領域または前記部分領域間において重なることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the transmission wavelength bands of the central region and the partial region overlap each other between the adjacent central region or the partial regions.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域の帯域幅は、同一であることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the transmission wavelength bands of the central region and the partial region have the same bandwidth.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記中心領域の透過波長帯域の帯域幅に比して広いことを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the bandwidth of the transmission wavelength band of the partial region is wider than the bandwidth of the transmission wavelength band of the central region.

また、本発明にかかる形状測定装置は、上記の発明において、前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅を2〜4倍した帯域幅であることを特徴とする。   In the shape measuring apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the bandwidth of the transmission wavelength band of the partial region is a bandwidth obtained by multiplying the half width of the slit light by 2 to 4 times.

また、本発明にかかる光学フィルタは、被測定物に照射したスリット光の反射光を集光するレンズを有し、光切断法によって前記被測定物の形状を測定する形状測定装置の光学フィルタにおいて、前記レンズの光軸近傍の透過波長帯域が前記反射光の波長を含み、前記反射光の入射面に沿って前記光軸から縁側に向けて中心透過波長が大きくなる透光性膜を備えたことを特徴とする。   An optical filter according to the present invention includes a lens that collects reflected light of slit light irradiated to a measurement object, and is an optical filter of a shape measurement apparatus that measures the shape of the measurement object by a light cutting method. The transmission wavelength band in the vicinity of the optical axis of the lens includes the wavelength of the reflected light, and includes a translucent film in which a central transmission wavelength increases from the optical axis toward the edge side along the incident surface of the reflected light. It is characterized by that.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記中心透過波長は、前記光軸から前記透光性膜の縁側に向けて連続的に大きくなることを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength continuously increases from the optical axis toward the edge of the translucent film.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記中心透過波長は、対象スリット光の長く伸びる方向の受光角に対応して変化することを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength changes in accordance with a light receiving angle in a direction in which the target slit light extends long.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅を2〜4倍であることを特徴とする。   The optical filter according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the bandwidth of the transmission wavelength band is 2 to 4 times the half-value width of the slit light.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記中心透過波長は、前記光軸から前記透光性膜の縁側に向けて段階的に大きくなることを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the central transmission wavelength increases stepwise from the optical axis toward the edge of the translucent film.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記透光性膜は、前記光軸が通過する中心領域と、該中心領域を中心に対称的に分割される複数の部分領域とを含み、前記中心透過波長は、前記中心領域において前記スリット光の主ピーク波長と同等であり、前記透光性膜の縁側に向けて前記部分領域毎に大きくなることを特徴とする。   The optical filter according to the present invention is the optical filter according to the above invention, wherein the translucent film includes a central region through which the optical axis passes and a plurality of partial regions that are symmetrically divided around the central region. In addition, the central transmission wavelength is equal to the main peak wavelength of the slit light in the central region, and increases for each partial region toward the edge of the translucent film.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域は、隣接する前記中心領域または前記部分領域間において重なることを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the transmission wavelength bands of the central region and the partial region overlap each other between the adjacent central region or the partial regions.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域の帯域幅は、同一であることを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the transmission wavelength bands of the central region and the partial region have the same bandwidth.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記中心領域の透過波長帯域の帯域幅に比して広いことを特徴とする。   The optical filter according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the transmission wavelength band of the partial region is wider than the transmission wavelength band of the central region.

また、本発明にかかる光学フィルタは、上記の発明において、前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅を2〜4倍した帯域幅であることを特徴とする。   In the optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the bandwidth of the transmission wavelength band of the partial region is a bandwidth that is 2 to 4 times the half-value width of the slit light.

本発明にかかる形状測定装置によれば、より広範囲な画角に亘って、被測定物から反射したスリット光を感度よく検出できるため、装置構造を大型化することなく、光切断法によって至近距離から大型な被測定物の形状を精度よく測定できるという効果を奏する。   According to the shape measuring apparatus according to the present invention, it is possible to detect the slit light reflected from the object to be measured over a wider range of view angles with high sensitivity. Therefore, it is possible to accurately measure the shape of a large object to be measured.

また、本発明にかかる光学フィルタによれば、被測定物から反射したスリット光を感度よく検出できる画角を一層広範囲にすることができるため、装置構造を大型化することなく、光切断法によって至近距離から大型な被測定物の形状を精度よく測定可能な形状測定装置を実現できるという効果を奏する。   In addition, according to the optical filter of the present invention, it is possible to further widen the angle of view at which the slit light reflected from the object to be measured can be detected with high sensitivity. There is an effect that it is possible to realize a shape measuring apparatus capable of accurately measuring the shape of a large object to be measured from a close distance.

図1は、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of the shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1にかかる光学フィルタの一構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the optical filter according to the first embodiment of the present invention. 図3は、この実施の形態1にかかる光学フィルタの光透過特性を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating light transmission characteristics of the optical filter according to the first embodiment. 図4は、フィルタの光軸近傍にスリット光が入射する状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which slit light is incident near the optical axis of the filter. 図5は、フィルタの縁部近傍にスリット光が入射する状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which slit light is incident near the edge of the filter. 図6は、本発明の実施の形態1にかかる光学フィルタを取り外した形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the detection result of the slit light by the shape measuring apparatus from which the optical filter according to the first embodiment of the present invention is removed. 図7は、図6の状態に外乱光を追加した場合のスリット光の検出結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a detection result of slit light when disturbance light is added to the state of FIG. 図8は、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the detection result of the slit light by the shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図9は、従来の形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a detection result of slit light by a conventional shape measuring apparatus. 図10は、従来の形状測定装置によるスリット光の検出結果の別例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of the detection result of the slit light by the conventional shape measuring apparatus. 図11は、本発明の実施の形態2にかかる形状測定装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態2にかかる光学フィルタの一構成例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an optical filter according to the second embodiment of the present invention. 図13は、この実施の形態2にかかる光学フィルタの光透過特性を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating light transmission characteristics of the optical filter according to the second embodiment. 図14は、光切断法による従来の形状測定装置を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a conventional shape measuring apparatus using a light cutting method.

以下に、添付図面を参照して、この発明にかかる形状測定装置およびこれに用いる光学フィルタの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。   Exemplary embodiments of a shape measuring apparatus according to the present invention and an optical filter used therewith will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、この形状測定装置1は、被測定物15にスリット光L1を照射するスリット光源2と、被測定物15から反射したスリット光L1を透過するフィルタ3と、フィルタ3を透過したスリット光L1を結像するレンズ4と、レンズ4によって結像されたスリット光L1を撮像する撮像部5と、を備える。また、形状測定装置1は、オンオフ状態を切り替えるための入力部6と、入力部6からの入力信号に対応してスリット光源2および撮像部5を制御する制御部7と、撮像部5によって撮像されたスリット光L1の画像処理を行う画像処理部8と、被測定物15に照射されたスリット光L1の形状を表示する表示部9と、防塵および遮光等のための筐体10とを備える。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of the shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus 1 includes a slit light source 2 that irradiates a measurement object 15 with slit light L <b> 1, a filter 3 that transmits slit light L <b> 1 reflected from the measurement object 15, and a filter 3. A lens 4 that forms an image of the transmitted slit light L1 and an imaging unit 5 that images the slit light L1 imaged by the lens 4 are provided. In addition, the shape measuring apparatus 1 captures an image with the input unit 6 for switching the on / off state, the control unit 7 that controls the slit light source 2 and the imaging unit 5 in response to an input signal from the input unit 6, and the imaging unit 5. The image processing unit 8 that performs image processing of the slit light L1 that has been performed, the display unit 9 that displays the shape of the slit light L1 irradiated to the object 15 to be measured, and the case 10 for dust prevention and light shielding are provided. .

スリット光源2は、被測定物15の測定範囲にわたって概平面状の光を照射するものである。具体的には、スリット光源2は、半導体レーザ素子およびレンズを一体化したスリットレーザ光源を用いて実現され、所定の波長帯域のスリット光L1を被測定物15の測定表面15aに照射する。   The slit light source 2 irradiates substantially planar light over the measurement range of the measurement object 15. Specifically, the slit light source 2 is realized using a slit laser light source in which a semiconductor laser element and a lens are integrated, and irradiates the measurement surface 15a of the object 15 to be measured with slit light L1 having a predetermined wavelength band.

フィルタ3は、被測定物15の形状測定に必要な光を選択的に透過する光学フィルタである。具体的には、フィルタ3は、干渉フィルタ等を用いて実現され、図1に示すように、レンズ4の前段(被測定物15側)に固定配置される。この場合、フィルタ3は、レンズ4によって規定される画角の範囲内に配置される。さらには、フィルタ3は、スリット光L1の反射光の入射範囲内、すなわち図1に示す測定表面15a上のスリット光L1の両端とレンズ4の物体側主点4aとを結ぶ破線の範囲内に配置される。なお、フィルタ3の面中心軸は、レンズ4の光軸Cと一致していることが望ましいが、少なくとも光軸Cに対して平行であればよい。   The filter 3 is an optical filter that selectively transmits light necessary for measuring the shape of the object to be measured 15. Specifically, the filter 3 is realized using an interference filter or the like, and is fixedly disposed at the front stage (the object to be measured 15 side) of the lens 4 as shown in FIG. In this case, the filter 3 is disposed within the range of the angle of view defined by the lens 4. Further, the filter 3 is within the incident range of the reflected light of the slit light L1, that is, within the range of the broken line connecting the both ends of the slit light L1 on the measurement surface 15a shown in FIG. Be placed. The center axis of the surface of the filter 3 is preferably coincident with the optical axis C of the lens 4, but may be at least parallel to the optical axis C.

また、フィルタ3の光透過特性は、スリット光L1の反射光を透過するとともに、この反射光以外を遮光するものであり、この反射光の入射面に沿って光軸Cからフィルタ3の縁側へ変位するとともに変化する。   The light transmission characteristics of the filter 3 transmit the reflected light of the slit light L1 and shield other light than this reflected light. From the optical axis C to the edge of the filter 3 along the incident surface of this reflected light. It changes with displacement.

レンズ4は、図1に示すように、フィルタ3と撮像部5との間に配置され、フィルタ3によって選択的に透過されたスリット光L1の反射光を集光し、この集光した反射光を撮像部5の受光面に結像する。   As shown in FIG. 1, the lens 4 is disposed between the filter 3 and the imaging unit 5, collects the reflected light of the slit light L1 selectively transmitted by the filter 3, and collects the reflected light. Is imaged on the light receiving surface of the imaging unit 5.

撮像部5は、撮像素子5aを有し、レンズ4によって結像されたスリット光L1の反射光像を撮像する。この場合、撮像素子5aは、レンズ4によって結像された反射光を受光し、受光した反射光の強弱を画素アドレスに対応した電気信号に変換する。その後、撮像部5は、撮像素子5aによって得られた電気信号を画像処理部8に送信する。   The imaging unit 5 includes an imaging element 5a and captures a reflected light image of the slit light L1 formed by the lens 4. In this case, the image sensor 5a receives the reflected light imaged by the lens 4 and converts the intensity of the received reflected light into an electric signal corresponding to the pixel address. Thereafter, the imaging unit 5 transmits the electrical signal obtained by the imaging element 5 a to the image processing unit 8.

なお、上述したレンズ4および撮像部5は、各々公知のカメラレンズおよびエリアセンサカメラ等を用いればよく、測定範囲と分解能、すなわち被測定物15上における撮像素子5aの縦画素数および横画素数あたりの寸法を勘案して選択すればよい。   The lens 4 and the imaging unit 5 described above may use known camera lenses and area sensor cameras, respectively, and the measurement range and resolution, that is, the number of vertical pixels and the number of horizontal pixels of the image sensor 5a on the object 15 to be measured. The selection should be made in consideration of the size of the area.

入力部6は、オンオフを切り替えるスイッチ等を用いて実現され、操作者の入力操作に対応して、測定開始を指示する開始指示信号または測定終了を指示する終了指示信号を制御部7に入力する。   The input unit 6 is realized by using an on / off switch or the like, and inputs a start instruction signal instructing measurement start or an end instruction signal instructing measurement end to the control unit 7 in response to an input operation of the operator. .

制御部7は、入力部6によって入力された指示情報をもとに、スリット光源2および撮像部5の動作タイミングを制御する。具体的には、制御部7は、開始指示信号が入力された場合、スリット光L1を照射するようスリット光源2を制御するとともに、スリット光L1の反射光像を撮像して、得られた画像データを画像処理部8に順次送信するよう撮像部5を制御する。一方、制御部7は、終了指示信号が入力された場合、スリット光L1の照射動作を停止するようスリット光源2を制御するとともに、撮像動作を停止するよう撮像部5を制御する。   The control unit 7 controls the operation timing of the slit light source 2 and the imaging unit 5 based on the instruction information input by the input unit 6. Specifically, when the start instruction signal is input, the control unit 7 controls the slit light source 2 so as to irradiate the slit light L1, and also captures a reflected light image of the slit light L1 and obtains the obtained image. The imaging unit 5 is controlled to sequentially transmit data to the image processing unit 8. On the other hand, when the end instruction signal is input, the control unit 7 controls the slit light source 2 to stop the irradiation operation of the slit light L1 and also controls the imaging unit 5 to stop the imaging operation.

画像処理部8は、スリット光L1の画像データに対して所定の画像処理を行って、被測定物15の形状を測定するためのものである。具体的には、画像処理部8は、撮像素子5aによって電気信号に変換された画像データを撮像部5から取得し、得られた画像データを数値データに変換する。その後、画像処理部8は、この数値データをもとに、測定表面15a上のスリット光L1の形状を算出し、この算出結果をもとに、被測定物15の凹凸等の形状を算出する。   The image processing unit 8 performs predetermined image processing on the image data of the slit light L1 and measures the shape of the object 15 to be measured. Specifically, the image processing unit 8 acquires the image data converted into an electric signal by the imaging element 5a from the imaging unit 5, and converts the obtained image data into numerical data. Thereafter, the image processing unit 8 calculates the shape of the slit light L1 on the measurement surface 15a based on the numerical data, and calculates the shape of the unevenness of the measurement object 15 based on the calculation result. .

なお、画像処理部8は、公知な画像入力回路および画像処理回路を用いて実現でき、あるいは画像インターフェイスボードおよびパーソナルコンピュータの組合せによって簡易に実現できる。また、上述したスリット光L1の形状算出結果に基づく被測定物15の形状算出処理は、公知な細線化処理および初等演算処理の組合せによって実現可能であり、さらには必要に応じて、公知なシェーディング補正によって元の画像のムラを補正する前処理を加えればよい。   The image processing unit 8 can be realized using a known image input circuit and image processing circuit, or can be easily realized by a combination of an image interface board and a personal computer. Moreover, the shape calculation process of the object 15 to be measured based on the shape calculation result of the slit light L1 described above can be realized by a combination of a known thinning process and an elementary calculation process, and further, a known shading may be performed as necessary. What is necessary is just to add the pre-processing which correct | amends the nonuniformity of the original image by correction | amendment.

表示部9は、画像処理部8からスリット光L1の画像データおよび被測定物15の形状測定データを取得し、得られたデータをもとに、スリット光L1の反射光像および被測定物15の形状測定結果等を表示する。   The display unit 9 acquires the image data of the slit light L1 and the shape measurement data of the measured object 15 from the image processing unit 8, and based on the obtained data, the reflected light image of the slit light L1 and the measured object 15 Displays the shape measurement result and the like.

筐体10は、上述したスリット光源2、フィルタ3、レンズ4、撮像部5および制御部7を収容する。ここで、コークス炉等の製造現場においては、鉄鋼製品または設備から高い熱または粉塵等が発生する。これに対し、筐体10は、製造現場において形状測定装置1を使用する際に、これら形状測定装置1の内部構成部の耐熱(さらには冷却)および防塵を確保する。   The housing 10 houses the slit light source 2, the filter 3, the lens 4, the imaging unit 5, and the control unit 7 described above. Here, in a manufacturing site such as a coke oven, high heat or dust is generated from steel products or equipment. On the other hand, the housing 10 ensures heat resistance (and cooling) and dustproofing of the internal components of the shape measuring device 1 when the shape measuring device 1 is used at the manufacturing site.

また、筐体10には、図1に示したように、被測定物15にスリット光L1を照射するための開口部10aがスリット光源2の近傍に形成され、被測定物15から反射したスリット光L1を入射するための開口部10bがフィルタ3の近傍に形成されている。   Further, as shown in FIG. 1, an opening 10 a for irradiating the measurement object 15 with the slit light L <b> 1 is formed in the case 10 in the vicinity of the slit light source 2, and the slit reflected from the measurement object 15. An opening 10 b for entering the light L <b> 1 is formed in the vicinity of the filter 3.

なお、開口部10a、10bには、各々透光部11、12が設けられる。透光部11、12は、スリット光L1の波長帯域に対して透明なガラス部材または樹脂部材等によって実現される。透光部11は、スリット光L1の照射を阻害せずに筐体10による内部の防塵性を高める。一方、透光部12は、スリット光L1の入射を阻害せずに筐体10による内部の防塵性を高める。   In addition, the transparent parts 11 and 12 are provided in the openings 10a and 10b, respectively. The translucent portions 11 and 12 are realized by a glass member or a resin member that is transparent to the wavelength band of the slit light L1. The translucent part 11 improves the internal dustproof property by the housing | casing 10, without inhibiting irradiation of the slit light L1. On the other hand, the translucent part 12 improves the internal dustproof property by the housing 10 without hindering the incidence of the slit light L1.

つぎに、図1に示したフィルタ3の構成および光透過特性について詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態1にかかる光学フィルタの一構成例を示す模式図である。図3は、この実施の形態1にかかる光学フィルタの光透過特性を示す模式図である。   Next, the configuration and light transmission characteristics of the filter 3 shown in FIG. 1 will be described in detail. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the optical filter according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating light transmission characteristics of the optical filter according to the first embodiment.

図2に示すように、フィルタ3は、スリット光L1の波長帯域に対して透明な板状のガラス基板3aの一表面に、光の干渉を発生させるための誘電体金属膜3bを蒸着等の製法によって形成して実現される。   As shown in FIG. 2, the filter 3 is formed by depositing a dielectric metal film 3b for generating light interference on one surface of a plate-like glass substrate 3a that is transparent to the wavelength band of the slit light L1. It is realized by forming by a manufacturing method.

ここで、このフィルタ3に対して、図1に示したレンズ4の光軸Cと原点で直交する2軸の直交座標系を設定し、この直交座標系のX軸およびY軸のうちのX軸をスリット光L1の長手方向に対して平行な軸とする。この場合、光軸Cの近傍におけるフィルタ3の透過波長帯域は、スリット光L1の反射光の波長を含み、フィルタ3の中心透過波長は、この反射光の入射面に沿って光軸Cからフィルタ3の縁側に向けて大きくなる。すなわち、フィルタ3の中心透過波長は、光軸Cの位置においてスリット光L1の主ピーク波長と同等であり、図2に示すX軸の正および負の両方向について、光軸Cからフィルタ3の縁側へ変位するに伴って大きくなる。   Here, for this filter 3, a two-axis orthogonal coordinate system orthogonal to the optical axis C of the lens 4 shown in FIG. 1 at the origin is set, and X of the X-axis and Y-axis of this orthogonal coordinate system is set. The axis is an axis parallel to the longitudinal direction of the slit light L1. In this case, the transmission wavelength band of the filter 3 in the vicinity of the optical axis C includes the wavelength of the reflected light of the slit light L1, and the central transmission wavelength of the filter 3 is filtered from the optical axis C along the incident surface of the reflected light. It becomes large toward the edge side of 3. That is, the center transmission wavelength of the filter 3 is equivalent to the main peak wavelength of the slit light L1 at the position of the optical axis C, and the edge side of the filter 3 from the optical axis C in both the positive and negative directions of the X axis shown in FIG. It becomes larger as it is displaced to.

詳細には、図3に示すように、フィルタ3の実質の中心透過波長λは、フィルタ3上の光入射面において、光軸Cを中心にして対称的に、光軸Cからフィルタ3の縁側へ変位するに伴って連続的に大きくなる。この場合、中心透過波長λは、対象のスリット光L1の長く伸びる方向の受光角に対応して変化する。例えば、中心透過波長λは、上述したレンズ4の物体側主点4aを中心に、光軸Cの位置X0を頂点として弧状に変化する。 Specifically, as shown in FIG. 3, the substantial central transmission wavelength λ of the filter 3 is symmetrical about the optical axis C on the light incident surface on the filter 3 and from the optical axis C to the edge side of the filter 3. As it is displaced, it continuously increases. In this case, the center transmission wavelength λ changes corresponding to the light receiving angle in the direction in which the target slit light L1 extends long. For example, the center transmission wavelength lambda, mainly the object side principal point 4a of the lens 4 described above, changes in an arc position X 0 of the optical axis C as a vertex.

具体的には、フィルタ3は、光軸Cの位置X0において、スリット光L1の主ピーク波長と同等の中心透過波長λ0を有し、光軸Cからフィルタ3の縁側に向けてX1まで変位した場合、中心透過波長λはλ0からλ1に連続的に大きくなる。さらに、この位置X1からフィルタ3の縁側に向けてX2まで変位した場合、中心透過波長λはλ1からλ2に連続的に大きくなる。 Specifically, the filter 3 has a center transmission wavelength λ 0 equivalent to the main peak wavelength of the slit light L 1 at the position X 0 of the optical axis C, and X 1 from the optical axis C toward the edge of the filter 3. The center transmission wavelength λ continuously increases from λ 0 to λ 1 . Further, when the position X 1 is displaced from the position X 1 toward the edge side of the filter 3 to X 2 , the central transmission wavelength λ continuously increases from λ 1 to λ 2 .

ここで、上述した被測定物15からフィルタ3に反射したスリット光L1の入射角θは、フィルタ3の光入射面のX軸方向に沿って増大する。すなわち、図3の破線矢印によって示すように、被測定物15からのスリット光L1の反射光は、光軸Cの位置X0からフィルタ3の縁側に向けて入射位置が変位するに伴って、フィルタ3に対して一層斜めに入射する。よって、フィルタ3の中心から縁側にかけて波長透過特性が所定の関係で徐々に大きくなるように設定しておけば、中心でも縁でも入射光の実質の透過特性を一定になるようにすることができる。 Here, the incident angle θ of the slit light L1 reflected from the measured object 15 to the filter 3 increases along the X-axis direction of the light incident surface of the filter 3. That is, as shown by the dashed arrows in FIG. 3, the reflected light of the slit light L1 from the object to be measured 15, as the incident position is displaced towards the position X 0 of the optical axis C in the edge of the filter 3, It is incident on the filter 3 more obliquely. Therefore, if the wavelength transmission characteristic is set so as to gradually increase from the center to the edge side of the filter 3 in a predetermined relationship, the substantial transmission characteristic of incident light can be made constant at both the center and the edge. .

このため、フィルタ3の中心透過波長λは、X軸方向への入射位置の変位に伴って変化する入射角θを変数とした関数、簡易的には1/cosθに比例する関数、あるいはシミュレーションまたは実験等によって導出して得られた関数に基づいて算出することができる。   For this reason, the center transmission wavelength λ of the filter 3 is a function using the incident angle θ that changes with the displacement of the incident position in the X-axis direction as a variable, simply a function proportional to 1 / cos θ, or a simulation or It can be calculated based on a function derived by experiment or the like.

また、フィルタ3の透過波長帯域は、被測定物15から反射するスリット光L1の主要波長成分を透過するとともに外乱光等の不要な光成分を遮断するという観点から、可能な限り狭い方がよい。具体的には、フィルタ3の透過波長帯域は、スリット光L1の主ピーク波長の半値幅の2〜4倍の範囲内にして、フィルタ3の光入射面における各位置の透過波長帯域が重なるように設定することが望ましい。   Further, the transmission wavelength band of the filter 3 is preferably as narrow as possible from the viewpoint of transmitting the main wavelength component of the slit light L1 reflected from the DUT 15 and blocking unnecessary light components such as disturbance light. . Specifically, the transmission wavelength band of the filter 3 is set within a range of 2 to 4 times the half-value width of the main peak wavelength of the slit light L1, so that the transmission wavelength bands at each position on the light incident surface of the filter 3 overlap. It is desirable to set to.

上述したような光透過特性を有するフィルタ3は、例えば、ガラス基板3aの表面に付着させる誘電体金属膜3bの膜厚、積層数または材料等を調整あるいは選択することによって実現される。   The filter 3 having the light transmission characteristics as described above is realized, for example, by adjusting or selecting the film thickness, the number of layers, the material, or the like of the dielectric metal film 3b attached to the surface of the glass substrate 3a.

なお、Y軸方向の入射角θは被測定物15の凹凸または距離によって変化するため、Y軸方向についてのフィルタ3の透過波長帯域の帯域幅は、この入射角度変化による透過波長帯域特性の変動を吸収する程度に設定すればよい。この場合、フィルタ3の中心透過波長λは、Y軸方向の変位に対して一定であってもよいし、X軸方向の場合と同様に光軸Cからフィルタ3の縁側に向けて大きくしてもよいし、スリット光L1の主ピーク波長の半値幅の2〜4倍の範囲内に設定してもよい。   Since the incident angle θ in the Y-axis direction changes depending on the unevenness or distance of the DUT 15, the bandwidth of the transmission wavelength band of the filter 3 in the Y-axis direction varies with the transmission wavelength band characteristic due to this change in the incident angle. It is sufficient to set it to a level that absorbs. In this case, the center transmission wavelength λ of the filter 3 may be constant with respect to the displacement in the Y-axis direction, or may be increased from the optical axis C toward the edge of the filter 3 as in the X-axis direction. Alternatively, it may be set within a range of 2 to 4 times the half width of the main peak wavelength of the slit light L1.

つぎに、フィルタ3の光透過作用について詳細に説明する。図4は、フィルタの光軸近傍にスリット光が入射する状態を示す模式図である。図5は、フィルタの縁部近傍にスリット光が入射する状態を示す模式図である。   Next, the light transmission effect of the filter 3 will be described in detail. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which slit light is incident near the optical axis of the filter. FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which slit light is incident near the edge of the filter.

図4に示すように、被測定物15(図1参照)から反射したスリット光L1がフィルタ3の光軸C近傍に入射した場合、フィルタ3に対するスリット光L1の入射角θは、ほぼ零に近い値となる。この場合、誘電体金属膜3bの膜厚dと誘電体金属膜3b内を通過するスリット光L1の経路長(d×cosθ)とは、ほぼ同等の長さになる。このため、スリット光L1は、フィルタ3の光軸C近傍に入射した後、膜厚dの誘電体金属膜3b本来の干渉作用を受けて透過し、その後、ガラス基板3a内を通過する。   As shown in FIG. 4, when the slit light L1 reflected from the DUT 15 (see FIG. 1) enters the vicinity of the optical axis C of the filter 3, the incident angle θ of the slit light L1 with respect to the filter 3 is substantially zero. A close value. In this case, the film thickness d of the dielectric metal film 3b and the path length (d × cos θ) of the slit light L1 passing through the dielectric metal film 3b are almost equal to each other. For this reason, the slit light L1 is incident on the vicinity of the optical axis C of the filter 3, is transmitted through the intrinsic interference action of the dielectric metal film 3b having the film thickness d, and then passes through the glass substrate 3a.

一方、図5に示すように、スリット光L1がフィルタ3の縁部近傍に入射した場合、入射角θは、上述した光軸C近傍への入射の場合に比して大きい値となる。誘電体金属膜3b内におけるスリット光L1の経路長(d×cosθ)は、誘電体金属膜3bの膜厚dに比して無視できない程大きい値となる。このため、スリット光L1が通過する誘電体金属膜3bの膜厚が等価的に大きな値となる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, when the slit light L <b> 1 is incident near the edge of the filter 3, the incident angle θ is larger than that when incident near the optical axis C described above. The path length (d × cos θ) of the slit light L1 in the dielectric metal film 3b is a value that cannot be ignored compared to the film thickness d of the dielectric metal film 3b. For this reason, the thickness of the dielectric metal film 3b through which the slit light L1 passes becomes equivalently large.

ここで、従来の干渉フィルタであれば、スリット光L1の入射角θの増大に伴って誘電体金属膜3bの経路長すなわち膜厚dが増大した場合、スリット光L1は、この干渉フィルタ本来の干渉条件から外れ、その結果、本来透過するべきスリット光L1が干渉フィルタを透過しなくなる。これは、干渉フィルタの中心透過波長λが、光の入射角θの増大に伴って短波長側にシフトするためである。   Here, in the case of the conventional interference filter, when the path length of the dielectric metal film 3b, that is, the film thickness d increases as the incident angle θ of the slit light L1 increases, the slit light L1 As a result, the slit light L1 that should originally pass through does not pass through the interference filter. This is because the center transmission wavelength λ of the interference filter shifts to the short wavelength side as the incident angle θ of light increases.

これに対し、上述したフィルタ3は、図3に示したように光軸Cからフィルタ3の縁側に向かって中心透過波長λを大きくしている。このため、フィルタ3は、スリット光L1の入射角θが増大した場合であっても、スリット光L1の入射位置において常に、スリット光L1の主ピーク波長と同等の中心透過波長λを有する。また、フィルタ3の透過波長帯域は、スリット光L1の入射面において連続するように設定されている。この結果、フィルタ3は、被測定物15の両端の範囲に亘って広範囲から反射してきたスリット光L1を感度よく透過できるとともに、外乱光等のスリット光L1以外の不要な光を遮断できる。   On the other hand, the filter 3 described above increases the central transmission wavelength λ from the optical axis C toward the edge of the filter 3 as shown in FIG. For this reason, even when the incident angle θ of the slit light L1 increases, the filter 3 always has a central transmission wavelength λ equivalent to the main peak wavelength of the slit light L1 at the incident position of the slit light L1. The transmission wavelength band of the filter 3 is set to be continuous on the incident surface of the slit light L1. As a result, the filter 3 can transmit the slit light L1 reflected from a wide range over the range of both ends of the measured object 15 with high sensitivity, and can block unnecessary light other than the slit light L1 such as disturbance light.

つぎに、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置1の実施例を示して、この実施の形態1による作用効果を具体的に説明する。図6は、本発明の実施の形態1にかかる光学フィルタを取り外した形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。図7は、図6の状態に外乱光を追加した場合のスリット光の検出結果を示す図である。図8は、本発明の実施の形態1にかかる形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。図9は、従来の形状測定装置によるスリット光の検出結果の一例を示す図である。図10は、従来の形状測定装置によるスリット光の検出結果の別例を示す図である。   Next, an example of the shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be shown, and the operation and effect of the first embodiment will be specifically described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the detection result of the slit light by the shape measuring apparatus from which the optical filter according to the first embodiment of the present invention is removed. FIG. 7 is a diagram illustrating a detection result of slit light when disturbance light is added to the state of FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the detection result of the slit light by the shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a detection result of slit light by a conventional shape measuring apparatus. FIG. 10 is a diagram showing another example of the detection result of the slit light by the conventional shape measuring apparatus.

図1に示した形状測定装置1において、フィルタ3は、レンズ4の仮想の画角中心から100mmの位置に固定配置した。また、レンズ4の画角は、実測値63度にした。一方、スリット光L1の主ピーク波長は532nmであり、その半値幅は3nmであった。   In the shape measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, the filter 3 is fixedly disposed at a position 100 mm from the virtual center of the field angle of the lens 4. The angle of view of the lens 4 was set to an actual measurement value of 63 degrees. On the other hand, the main peak wavelength of the slit light L1 was 532 nm, and its half width was 3 nm.

このスリット光L1に合わせて、フィルタ3の中心透過波長λは、光軸Cの位置において532nmに設定した。また、この中心透過波長λは、フィルタ3の縁部、具体的には、光軸CからX軸方向に30.1mm変位した位置に向けて、光軸Cの位置から連続的に大きくなるようにし、この縁部において625nmに設定した。さらに、フィルタ3の透過波長帯域幅は、5nmに設定した。   In accordance with the slit light L1, the center transmission wavelength λ of the filter 3 was set to 532 nm at the position of the optical axis C. The central transmission wavelength λ is continuously increased from the position of the optical axis C toward the edge of the filter 3, specifically, the position displaced by 30.1 mm from the optical axis C in the X-axis direction. And 625 nm at this edge. Furthermore, the transmission wavelength bandwidth of the filter 3 was set to 5 nm.

まずは、比較例として、この形状測定装置1からフィルタ3を取り外し、被測定物15の一例として平面パネルを用いてスリット光L1の検出を行った。具体的には、この形状測定装置1の前方1000mmに平面パネルを配置し、この平面パネルにスリット光源2によってスリット光L1を照射して、この平面パネルから反射したスリット光L1をフィルタ3を介さずに撮像した。この結果、図6に示すように、平面パネルの両端に亘ってスリット光が検出された。   First, as a comparative example, the filter 3 was removed from the shape measuring apparatus 1, and the slit light L1 was detected using a flat panel as an example of the object 15 to be measured. Specifically, a flat panel is disposed 1000 mm in front of the shape measuring apparatus 1, the slit light L 2 is irradiated to the flat panel by the slit light source 2, and the slit light L 1 reflected from the flat panel is passed through the filter 3. Images were taken without As a result, as shown in FIG. 6, slit light was detected across both ends of the flat panel.

つぎに、上述した状態に、広帯域のハロゲンランプによる外乱光を平面パネルに更に照射しつつ、この平面パネルから反射したスリット光L1および外乱光をフィルタ3を介さずに撮像した。この結果、図7に示すように、スリット光L1に比して外乱光の影響度合いが酷く、そのため、外乱光の照射位置においてスリット光L1と外乱光とが区別できなくなっていた。   Next, the slit light L1 reflected from the flat panel and the disturbance light were imaged without passing through the filter 3 while further irradiating the flat panel with disturbance light from a broadband halogen lamp in the state described above. As a result, as shown in FIG. 7, the influence of disturbance light is severer than that of the slit light L1, and therefore, the slit light L1 cannot be distinguished from the disturbance light at the disturbance light irradiation position.

これに対し、形状測定装置1にフィルタ3を取り付け、スリット光L1および外乱光を照射した状態にして、同一の平面パネルを撮像した。この結果、図8に示すようなスリット光検出結果が得られた。すなわち、フィルタ3は、不要な光である外乱光を遮断しつつ、平面パネルから反射したスリット光L1を撮像視野の全域に亘って明瞭に透過できる。   On the other hand, the filter 3 was attached to the shape measuring apparatus 1, and the same flat panel was imaged in the state irradiated with the slit light L1 and the disturbance light. As a result, a slit light detection result as shown in FIG. 8 was obtained. That is, the filter 3 can clearly transmit the slit light L1 reflected from the flat panel over the entire area of the imaging field while blocking disturbance light that is unnecessary light.

このフィルタ3を備えることによって、形状測定装置1は、外乱光等の形状測定に不要な光を除外しつつ、画角の広い受光範囲から入射したスリット光L1を感度よく検出できる。このような形状測定装置1は、コークス炉の内壁面等の高温且つ広範囲な被測定物の形状を精度よく測定することができる。   By providing this filter 3, the shape measuring apparatus 1 can detect the slit light L1 incident from a light receiving range with a wide angle of view with high sensitivity while excluding light unnecessary for shape measurement such as disturbance light. Such a shape measuring apparatus 1 can accurately measure the shape of an object to be measured at a high temperature and in a wide range such as an inner wall surface of a coke oven.

なお、上述したフィルタ3に代えて、光軸Cの位置において同じ中心透過波長を有する従来の干渉フィルタを形状測定装置1に取り付けた場合、図9に示すようなスリット光L1の検出結果が得られた。この場合、従来の干渉フィルタによって外乱光を遮断することは可能だが、図9に示すように、平面パネルの中心部近傍から反射したスリット光L1を辛うじて検出できる程度である。一方、平面パネルの縁側近傍から反射したスリット光L1は、その検出強度が著しく低下し、その結果、図9に示すように検出できなかった。   When a conventional interference filter having the same central transmission wavelength at the position of the optical axis C is attached to the shape measuring apparatus 1 in place of the filter 3 described above, the detection result of the slit light L1 as shown in FIG. 9 is obtained. It was. In this case, disturbance light can be blocked by the conventional interference filter, but as shown in FIG. 9, the slit light L1 reflected from the vicinity of the center of the flat panel can be barely detected. On the other hand, the detection intensity of the slit light L1 reflected from the vicinity of the edge side of the flat panel is remarkably reduced, and as a result, it cannot be detected as shown in FIG.

一方、別の比較例として、上述したフィルタ3に代えて、S/N比を増大させるために透過波長帯域を528〜570nmに広げた均一な透過特性の干渉フィルタを形状測定装置1に取り付けて、同様のスリット光検出実験を行った。この結果、図10に示すように、スリット光L1を検出することはできたが、同時に外乱光を検出してしまい、形状測定精度は不十分であった。   On the other hand, as another comparative example, instead of the filter 3 described above, an interference filter having a uniform transmission characteristic with a transmission wavelength band widened to 528 to 570 nm is attached to the shape measuring apparatus 1 in order to increase the S / N ratio. A similar slit light detection experiment was conducted. As a result, as shown in FIG. 10, the slit light L1 could be detected, but disturbance light was detected at the same time, and the shape measurement accuracy was insufficient.

以上、説明したように、本発明の実施の形態1では、被測定物15から反射したスリット光L1の入射面に沿って、光軸Cからフィルタ3の縁側に向かって中心透過波長λを連続的に大きくしている。このため、フィルタ3に対するスリット光L1の入射角θの増大に伴って、フィルタ3の透過波長帯域がスリット光L1に適した本来の波長帯域から低波長側にシフトした場合であっても、スリット光L1の入射位置において常に、フィルタ3の中心透過波長λがスリット光L1の主ピーク波長と同等になって、入射角θの増大に関係なくスリット光L1に適した透過波長帯域を確保できる。この結果、被測定物15の両端の範囲に亘って広範囲から反射してきたスリット光L1を感度よく透過できるとともに、外乱光等のスリット光L1以外の不要な光を遮断でき、これによって、装置構造を大型化することなく、光切断法によって至近距離からコークス炉等の大型な被測定物の形状を精度よく測定することができる。   As described above, in the first embodiment of the present invention, the central transmission wavelength λ is continuous from the optical axis C toward the edge of the filter 3 along the incident surface of the slit light L1 reflected from the object 15 to be measured. It is large in size. For this reason, even if the transmission wavelength band of the filter 3 is shifted from the original wavelength band suitable for the slit light L1 to the low wavelength side as the incident angle θ of the slit light L1 with respect to the filter 3 increases, the slit The center transmission wavelength λ of the filter 3 is always equal to the main peak wavelength of the slit light L1 at the incident position of the light L1, and a transmission wavelength band suitable for the slit light L1 can be ensured regardless of the increase of the incident angle θ. As a result, the slit light L1 reflected from a wide range over the range of both ends of the object to be measured 15 can be transmitted with high sensitivity and unnecessary light other than the slit light L1 such as disturbance light can be blocked. The size of a large object to be measured, such as a coke oven, can be accurately measured from a close distance by an optical cutting method without increasing the size.

(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、光軸Cからフィルタ3の縁部に向けて連続的に中心透過波長λを大きくしていたが、この実施の形態2では、光軸Cからフィルタ縁部に向けて段階的に中心透過波長λを大きくしている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the center transmission wavelength λ is continuously increased from the optical axis C toward the edge of the filter 3, but in this second embodiment, the optical axis C is directed toward the filter edge. Thus, the central transmission wavelength λ is increased stepwise.

図11は、本発明の実施の形態2にかかる形状測定装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図11に示すように、この形状測定装置21は、上述した実施の形態1にかかる形状測定装置1のフィルタ3に代えてフィルタ23を備える。その他の構成は実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。   FIG. 11 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the shape measuring device 21 includes a filter 23 instead of the filter 3 of the shape measuring device 1 according to the first embodiment described above. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same components.

フィルタ23は、被測定物15の形状測定に必要な光を選択的に透過する光学フィルタであり、上述した実施の形態1にかかるフィルタ3と同様に、レンズ4の前段に固定配置される。フィルタ23は、実施の形態1にかかるフィルタ3に比して異なる光透過特性を有する。   The filter 23 is an optical filter that selectively transmits light necessary for measuring the shape of the object 15 to be measured, and is fixedly disposed in front of the lens 4 in the same manner as the filter 3 according to the first embodiment. The filter 23 has different light transmission characteristics compared to the filter 3 according to the first embodiment.

つぎに、フィルタ23の構成および光透過特性について詳細に説明する。図12は、本発明の実施の形態2にかかる光学フィルタの一構成例を示す模式図である。図13は、この実施の形態2にかかる光学フィルタの光透過特性を示す模式図である。   Next, the configuration and light transmission characteristics of the filter 23 will be described in detail. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an optical filter according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating light transmission characteristics of the optical filter according to the second embodiment.

図12に示すように、フィルタ23は、蒸着等の製法によってガラス基板3aの一表面に、光の干渉を発生させるための誘電体金属膜23b、23c−1、23c−2、23d−1、23d−2、23e−1、23e−2、23f−1、23f−2を形成して実現される。   As shown in FIG. 12, the filter 23 includes dielectric metal films 23b, 23c-1, 23c-2, 23d-1, and the like for causing light interference on one surface of the glass substrate 3a by a method such as vapor deposition. This is realized by forming 23d-2, 23e-1, 23e-2, 23f-1, and 23f-2.

ここで、このフィルタ23に対して、図11に示したレンズ4の光軸Cと原点で直交する2軸の直交座標系を設定し、この直交座標系のX軸およびY軸のうちのX軸をスリット光L1の長手方向に対して平行な軸とする。この場合、図12に示すように、Y軸上に誘電体金属膜23bが位置する。また、この誘電体金属膜23bを中心にして、X軸の正の方向に向かって誘電体金属膜23c−1、23d−1、23e−1、23f−1が各々形成され、X軸の負の方向に向かって誘電体金属膜23c−2、23d−2、23e−2、23f−2が各々形成される。   Here, for this filter 23, a two-axis orthogonal coordinate system orthogonal to the optical axis C of the lens 4 shown in FIG. 11 at the origin is set, and X of the X-axis and Y-axis of this orthogonal coordinate system is set. The axis is an axis parallel to the longitudinal direction of the slit light L1. In this case, as shown in FIG. 12, the dielectric metal film 23b is located on the Y axis. Further, dielectric metal films 23c-1, 23d-1, 23e-1, and 23f-1 are respectively formed in the positive direction of the X axis with the dielectric metal film 23b as a center, and the negative X axis is formed. Dielectric metal films 23c-2, 23d-2, 23e-2, and 23f-2 are formed in the direction of.

このようにガラス基板3a上に形成された誘電体金属膜23b、23c−1、23c−2、23d−1、23d−2、23e−1、23e−2、23f−1、23f−2は、各々X軸方向に対して垂直であり、図13に示すように、光軸Cからフィルタ23の縁側に向けて中心透過波長λが段階的に大きくなる誘電体金属膜群をなす。   Thus, the dielectric metal films 23b, 23c-1, 23c-2, 23d-1, 23d-2, 23e-1, 23e-2, 23f-1, 23f-2 formed on the glass substrate 3a are as follows: Each is perpendicular to the X-axis direction, and forms a dielectric metal film group in which the central transmission wavelength λ increases stepwise from the optical axis C toward the edge of the filter 23 as shown in FIG.

詳細には、誘電体金属膜23bは、ガラス基板3aを分割した複数の領域のうち、光軸Cを中心軸とする中心領域H1に形成され、スリット光L1の主ピーク波長と同等の中心透過波長λ10を有する。 Specifically, the dielectric metal film 23b is formed in a central region H1 having the optical axis C as a central axis among a plurality of regions obtained by dividing the glass substrate 3a, and has a central transmission equivalent to the main peak wavelength of the slit light L1. having a wavelength λ 10.

また、誘電体金属膜23c−2、23d−2、23e−2、23f−2、23c−1、23d−1、23e−1、23f−1は、この中心領域H1を中心に対称的に分割される複数の部分領域H2〜H9に各々形成される。誘電体金属膜23c−2、23c−1は、誘電体金属膜23bの中心透過波長λ10に比して大きい中心透過波長λ11を有し、誘電体金属膜23d−2、23d−1は、この中心透過波長λ11に比して大きい中心透過波長λ12を有する。また、誘電体金属膜23e−2、23e−1は、この中心透過波長λ12に比して大きい中心透過波長λ13を有し、誘電体金属膜23f−2、23f−1は、この中心透過波長λ13に比して大きい中心透過波長λ14を有する。 Further, the dielectric metal films 23c-2, 23d-2, 23e-2, 23f-2, 23c-1, 23d-1, 23e-1, and 23f-1 are symmetrically divided around the central region H1. Formed in the plurality of partial regions H2 to H9. The dielectric metal films 23c-2 and 23c-1 have a central transmission wavelength λ 11 that is larger than the central transmission wavelength λ 10 of the dielectric metal film 23b. The dielectric metal films 23d-2 and 23d-1 The central transmission wavelength λ 12 is larger than the central transmission wavelength λ 11 . The dielectric metal film 23e-2,23e-1 has a central transmission wavelength lambda 13 larger than this central transmission wavelength lambda 12, dielectric metal film 23f-2,23f-1, the center The center transmission wavelength λ 14 is larger than the transmission wavelength λ 13 .

一方、誘電体金属膜23b、23c−1、23c−2、23d−1、23d−2、23e−1、23e−2、23f−1、23f−2の各透過波長帯域は、隣接する中心領域H1または部分領域H2〜H9間同士において重なるように設定される。この場合、中心領域H1および各部分領域H2〜H9の各帯域幅は、図13に示すように、これら各領域の透過波長帯域内にスリット光L1の主ピーク波長が含まれるように設定される。なお、このスリット光L1の主ピーク波長は、図13の破線に示されるように、物体側主点4aを中心に弧状に変化する。   On the other hand, the transmission wavelength bands of the dielectric metal films 23b, 23c-1, 23c-2, 23d-1, 23d-2, 23e-1, 23e-2, 23f-1, and 23f-2 are adjacent to the central region. It is set to overlap between H1 or partial regions H2 to H9. In this case, the bandwidths of the central region H1 and the partial regions H2 to H9 are set so that the main peak wavelength of the slit light L1 is included in the transmission wavelength band of these regions, as shown in FIG. . The main peak wavelength of the slit light L1 changes in an arc shape around the object side principal point 4a as shown by the broken line in FIG.

具体的には、誘電体金属膜23bの透過波長帯域は、両隣の誘電体金属膜23c−1、23c−2の各透過波長帯域と重なる。また、誘電体金属膜23c−1の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23d−1の透過波長帯域と重なり、誘電体金属膜23d−1の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23e−1の透過波長帯域と重なり、誘電体金属膜23e−1の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23f−1の透過波長帯域と重なる。同様に、誘電体金属膜23c−2の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23d−2の透過波長帯域と重なり、誘電体金属膜23d−2の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23e−2の透過波長帯域と重なり、誘電体金属膜23e−2の透過波長帯域は、隣接する誘電体金属膜23f−2の透過波長帯域と重なる。   Specifically, the transmission wavelength band of the dielectric metal film 23b overlaps with the transmission wavelength bands of the adjacent dielectric metal films 23c-1 and 23c-2. The transmission wavelength band of the dielectric metal film 23c-1 overlaps the transmission wavelength band of the adjacent dielectric metal film 23d-1, and the transmission wavelength band of the dielectric metal film 23d-1 is the adjacent dielectric metal film. The transmission wavelength band of the dielectric metal film 23e-1 overlaps the transmission wavelength band of the adjacent dielectric metal film 23f-1. Similarly, the transmission wavelength band of the dielectric metal film 23c-2 overlaps the transmission wavelength band of the adjacent dielectric metal film 23d-2, and the transmission wavelength band of the dielectric metal film 23d-2 is equal to the adjacent dielectric metal film. It overlaps with the transmission wavelength band of the film 23e-2, and the transmission wavelength band of the dielectric metal film 23e-2 overlaps with the transmission wavelength band of the adjacent dielectric metal film 23f-2.

また、上述した誘電体金属膜23b、23c−1、23c−2、23d−1、23d−2、23e−1、23e−2、23f−1、23f−2の各透過波長帯域の帯域幅は、互いに同一の帯域幅に設定される。   Moreover, the bandwidth of each transmission wavelength band of the dielectric metal films 23b, 23c-1, 23c-2, 23d-1, 23d-2, 23e-1, 23e-2, 23f-1, and 23f-2 described above is as follows. Are set to the same bandwidth.

なお、上述した各領域の中心透過波長λ10〜λ14は、X軸方向への入射位置の変位に伴って変化するスリット光L1の入射角θを変数とした関数をシミュレーションまたは実験等によって導出し、得られた関数に基づいて算出することができる。 The above-described central transmission wavelengths λ 10 to λ 14 of each region are derived by simulation or experiment or the like using a function with the incident angle θ of the slit light L1 that changes with the displacement of the incident position in the X-axis direction as a variable. And can be calculated based on the obtained function.

上述したような光透過特性を有するフィルタ23は、例えば、誘電体金属膜23b、23c−1、23c−2、23d−1、23d−2、23e−1、23e−2、23f−1、23f−2の膜厚、積層数または材料等を各々調整あるいは選択することによって実現される。   The filter 23 having the light transmission characteristics as described above includes, for example, dielectric metal films 23b, 23c-1, 23c-2, 23d-1, 23d-2, 23e-1, 23e-2, 23f-1, and 23f. -2 film thickness, number of layers, material, etc. are adjusted or selected.

なお、図12に示したY軸方向の変位に対して、フィルタ23の中心透過波長λ10〜λ14は、一定であってもよいし、X軸方向の場合と同様に光軸Cからフィルタ3の縁側に向けて大きくしてもよい。また、Y軸方向の入射角θは被測定物15の凹凸または距離によって変化するため、Y軸方向についてのフィルタ23の透過波長帯域の帯域幅は、この入射角度変化による透過波長帯域特性の変動を吸収する程度に設定すればよい。 Note that the center transmission wavelengths λ 10 to λ 14 of the filter 23 may be constant with respect to the displacement in the Y-axis direction shown in FIG. 12, or from the optical axis C to the filter as in the X-axis direction. You may enlarge toward 3 edge side. In addition, since the incident angle θ in the Y-axis direction changes depending on the unevenness or distance of the DUT 15, the bandwidth of the transmission wavelength band of the filter 23 in the Y-axis direction varies in the transmission wavelength band characteristic due to the change in the incident angle. It is sufficient to set it to a level that absorbs.

上述したような光透過特性を有するフィルタ23は、実施の形態1にかかるフィルタ3と同様の光透過作用を奏する。このため、フィルタ23は、被測定物15の両端の範囲に亘って広範囲から反射してきたスリット光L1を感度よく透過できるとともに、外乱光等のスリット光L1以外の不要な光を遮断できる。   The filter 23 having the light transmission characteristics as described above exhibits the same light transmission effect as the filter 3 according to the first embodiment. For this reason, the filter 23 can transmit the slit light L1 reflected from a wide range over the range of both ends of the DUT 15 with high sensitivity and can block unnecessary light other than the slit light L1 such as disturbance light.

以上、説明したように、本発明の実施の形態2では、被測定物15から反射したスリット光L1の長手方向に沿ってフィルタ23を複数の領域に分割し、隣接する領域同士の透過波長帯域が重なるようにしつつ、これら複数の領域の各中心透過波長を光軸Cからフィルタ23の縁側に向かって段階的に大きくしている。このため、光軸Cからフィルタ23の縁側に向かって近似的に中心透過波長を連続的に大きくできることから、上述した実施の形態1の場合と同様の作用効果を享受するとともに、光軸Cからフィルタ縁側に向かって中心透過波長を大きくしたフィルタを容易に実現できる。   As described above, in the second embodiment of the present invention, the filter 23 is divided into a plurality of regions along the longitudinal direction of the slit light L1 reflected from the object to be measured 15, and the transmission wavelength band between adjacent regions is obtained. The central transmission wavelengths of the plurality of regions are gradually increased from the optical axis C toward the edge of the filter 23. For this reason, since the center transmission wavelength can be continuously increased approximately from the optical axis C toward the edge of the filter 23, the same effect as in the case of the first embodiment described above can be enjoyed, and from the optical axis C. A filter having a larger central transmission wavelength toward the filter edge can be easily realized.

なお、上述した実施の形態1、2では、スリット光L1の長手方向に対して平行な方向にフィルタ3、23の中心透過波長を変化させていたが、これに限らず、スリット光L1の入射面においてスリット光L1の主ピーク波長を含み、且つ入射角θの増大に伴って中心透過波長が大きくなれば、スリット光L1の長手方向に対して斜めの方向にフィルタ3、23の中心透過波長を変化させてもよい。   In the first and second embodiments described above, the center transmission wavelengths of the filters 3 and 23 are changed in a direction parallel to the longitudinal direction of the slit light L1, but the present invention is not limited to this, and the incidence of the slit light L1 is performed. If the center transmission wavelength includes the main peak wavelength of the slit light L1 on the surface and increases with an increase in the incident angle θ, the central transmission wavelengths of the filters 3 and 23 in a direction oblique to the longitudinal direction of the slit light L1 May be changed.

また、上述した実施の形態1、2では、ガラス基板の表面に誘電体金属膜を形成したフィルタを用いていたが、これに限らず、ガラス基板に代えて樹脂基板等のスリット光L1に対して透明な透光性部材の表面に誘電体金属膜を形成したフィルタであってもよい。   In the first and second embodiments described above, the filter in which the dielectric metal film is formed on the surface of the glass substrate is used. However, the present invention is not limited to this, and the slit light L1 such as a resin substrate is used instead of the glass substrate. It may be a filter in which a dielectric metal film is formed on the surface of a transparent transparent member.

さらに、上述した実施の形態1、2では、ガラス基板の表面に誘電体金属膜を形成したフィルタを用いていたが、これに限らず、誘電体金属膜に代えて誘電体膜をガラス基板等の透光性部材の表面に形成したフィルタであってもよい。   Furthermore, in the first and second embodiments described above, the filter in which the dielectric metal film is formed on the surface of the glass substrate is used. However, the present invention is not limited to this, and the dielectric film is replaced with a glass substrate or the like. It may be a filter formed on the surface of the translucent member.

また、上述した実施の形態1、2では、レンズ4の物体側主点4aを中心にフィルタ3、23の中心透過波長を変化させていたが、これに限らず、レンズ4の収束点、例えば像側主点を中心にフィルタ3、23の中心透過波長を変化させてもよい。   In the first and second embodiments described above, the center transmission wavelength of the filters 3 and 23 is changed around the object-side principal point 4a of the lens 4. However, the present invention is not limited to this. You may change the center transmission wavelength of the filters 3 and 23 centering on an image side principal point.

さらに、上述した実施の形態1、2では、スリット光源2として、半導体レーザ素子およびレンズを一体化したスリットレーザ光源を用いていたが、これに限らず、図14に示すように、所定の光源からの光をスリット板を介して照射するスリット光源であってもよいし、点光源から発するスポット光を振動ミラー等の光学部材によって高速に扇状または平行に走査させるスキャン光の光源であってもよい。   Furthermore, in Embodiments 1 and 2 described above, a slit laser light source in which a semiconductor laser element and a lens are integrated is used as the slit light source 2, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. It may be a slit light source that irradiates light from a slit plate through a slit plate, or may be a scanning light source that scans spot light emitted from a point light source in a fan-like or parallel manner at high speed by an optical member such as a vibrating mirror Good.

また、上述した実施の形態1、2では、入力部6を用いて操作する形状測定装置を例示したが、これに限らず、上述した入力部6および制御部7を設けずに、スリット光源2および撮像部5に各々オンオフのスイッチを設けて、各スイッチを操作するようにしてもよい。   In the first and second embodiments described above, the shape measuring device operated using the input unit 6 is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the slit light source 2 is not provided without providing the input unit 6 and the control unit 7 described above. The imaging unit 5 may be provided with an on / off switch, and each switch may be operated.

さらに、上述した実施の形態2では、中心領域H1とこれを挟む8つの部分領域H2〜H9に分割した誘電体金属膜を有するフィルタを例示したが、中心領域H1の両側に設けられる部分領域の数は8つに限らず、2つ以上であればよい。   Further, in the second embodiment described above, the filter having the dielectric metal film divided into the central region H1 and the eight partial regions H2 to H9 sandwiching the central region H1 is illustrated. However, the partial regions provided on both sides of the central region H1 are illustrated. The number is not limited to eight, but may be two or more.

また、上述した実施の形態2では、フィルタ23の中心領域H1および部分領域H2〜H9の各透過波長帯域の各帯域幅を同一にしていたが、これに限らず、中心領域H1の透過波長帯域を急峻とし、部分領域H2〜H9の透過波長帯域の帯域幅を中心領域H1に比して幅広にしてもよい。この場合、部分領域H2〜H9の帯域幅は、スリット光L1の主ピーク波長の半値幅の2〜4倍に設定してもよい。   In the second embodiment described above, the bandwidths of the transmission wavelength bands of the center region H1 and the partial regions H2 to H9 of the filter 23 are the same. However, the present invention is not limited to this, and the transmission wavelength band of the center region H1. And the bandwidth of the transmission wavelength band of the partial regions H2 to H9 may be wider than that of the central region H1. In this case, the bandwidth of the partial regions H2 to H9 may be set to 2 to 4 times the half width of the main peak wavelength of the slit light L1.

1、21 形状測定装置
2 スリット光源
3、23 フィルタ
3a ガラス基板
3b、23b、23c−1〜23f−1、23c−2〜23f−2 誘電体金属膜
4 レンズ
4a 物体側主点
5 撮像部
5a 撮像素子
6 入力部
7 制御部
8 画像処理部
9 表示部
10 筐体
10a、10b 開口部
11、12 透光部
15 被測定物
15a 測定表面
100 被測定物
101 スリット光源
102 撮像装置
103 表示装置
C 光軸
H1 中心領域
H2〜H9 部分領域
L1 スリット光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Shape measuring apparatus 2 Slit light source 3, 23 Filter 3a Glass substrate 3b, 23b, 23c-1-23f-1, 23c-2-23f-2 Dielectric metal film 4 Lens 4a Object side principal point 5 Imaging part 5a Image sensor 6 Input unit 7 Control unit 8 Image processing unit 9 Display unit 10 Case 10a, 10b Opening 11, 12 Translucent unit 15 Object 15a Measurement surface 100 Object 101 Slit light source 102 Imaging device 103 Display device C Optical axis H1 Central region H2 to H9 Partial region L1 Slit light

Claims (20)

被測定物にスリット光を照射し、前記被測定物から反射した前記スリット光の反射光をレンズを介して撮像するとともに前記反射光以外を遮光して、前記被測定物の形状を測定する形状測定装置において、
前記レンズの光軸近傍の透過波長帯域が前記反射光の波長を含み、前記反射光の入射面に沿って前記光軸から縁側に向けて中心透過波長が大きくなる光学フィルタを備えたことを特徴とする形状測定装置。
A shape for measuring the shape of the object to be measured by irradiating the object to be measured with slit light, imaging the reflected light of the slit light reflected from the object to be measured through a lens, and shielding light other than the reflected light In the measuring device,
A transmission wavelength band in the vicinity of the optical axis of the lens includes the wavelength of the reflected light, and includes an optical filter in which a central transmission wavelength increases from the optical axis toward the edge side along the incident surface of the reflected light. A shape measuring device.
前記中心透過波長は、前記光軸から前記光学フィルタの縁側に向けて連続的に大きくなることを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the central transmission wavelength continuously increases from the optical axis toward an edge side of the optical filter. 前記中心透過波長は、対象スリット光の長く伸びる方向の受光角に対応して変化することを特徴とする請求項2に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein the central transmission wavelength changes corresponding to a light receiving angle in a direction in which the target slit light extends long. 前記光学フィルタの透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅の2〜4倍であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a bandwidth of a transmission wavelength band of the optical filter is 2 to 4 times a half-value width of the slit light. 前記中心透過波長は、前記光軸から前記光学フィルタの縁側に向けて段階的に大きくなることを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the central transmission wavelength increases stepwise from the optical axis toward an edge side of the optical filter. 前記光学フィルタは、前記光軸が通過する中心領域と、該中心領域を中心に対称的に分割される複数の部分領域とを含み、
前記中心透過波長は、前記中心領域において前記スリット光の主ピーク波長と同等であり、前記光学フィルタの縁側に向けて前記部分領域毎に大きくなることを特徴とする請求項5に記載の形状測定装置。
The optical filter includes a central region through which the optical axis passes, and a plurality of partial regions that are symmetrically divided around the central region,
The shape measurement according to claim 5, wherein the central transmission wavelength is equal to a main peak wavelength of the slit light in the central region, and increases for each partial region toward an edge side of the optical filter. apparatus.
前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域は、隣接する前記中心領域または前記部分領域間において重なることを特徴とする請求項6に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 6, wherein the transmission wavelength bands of the central region and the partial region overlap each other between the adjacent central region or the partial regions. 前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域の帯域幅は、同一であることを特徴とする請求項6または7に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 6 or 7, wherein bandwidths of transmission wavelength bands of the central region and the partial region are the same. 前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記中心領域の透過波長帯域の帯域幅に比して広いことを特徴とする請求項6または7に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 6 or 7, wherein a bandwidth of the transmission wavelength band of the partial region is wider than a bandwidth of the transmission wavelength band of the central region. 前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅を2〜4倍した帯域幅であることを特徴とする請求項9に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 9, wherein a bandwidth of a transmission wavelength band of the partial region is a bandwidth obtained by multiplying a half width of the slit light by 2 to 4 times. 被測定物に照射したスリット光の反射光を集光するレンズを有し、光切断法によって前記被測定物の形状を測定する形状測定装置の光学フィルタにおいて、
前記レンズの光軸近傍の透過波長帯域が前記反射光の波長を含み、前記反射光の入射面に沿って前記光軸から縁側に向けて中心透過波長が大きくなる透光性膜を備えたことを特徴とする光学フィルタ。
In the optical filter of the shape measuring apparatus, which has a lens for collecting the reflected light of the slit light irradiated to the object to be measured, and measures the shape of the object to be measured by a light cutting method,
A transmission wavelength band in the vicinity of the optical axis of the lens includes the wavelength of the reflected light, and a translucent film having a central transmission wavelength that increases from the optical axis toward the edge side along the incident surface of the reflected light is provided. An optical filter characterized by.
前記中心透過波長は、前記光軸から前記透光性膜の縁側に向けて連続的に大きくなることを特徴とする請求項11に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 11, wherein the central transmission wavelength continuously increases from the optical axis toward an edge side of the translucent film. 前記中心透過波長は、対象スリット光の長く伸びる方向の受光角に対応して変化することを特徴とする請求項12に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 12, wherein the central transmission wavelength changes corresponding to a light receiving angle in a direction in which the target slit light extends long. 透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅の2〜4倍であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか一つに記載の光学フィルタ。   14. The optical filter according to claim 11, wherein a bandwidth of a transmission wavelength band is 2 to 4 times a half-value width of the slit light. 前記中心透過波長は、前記光軸から前記透光性膜の縁側に向けて段階的に大きくなることを特徴とする請求項11に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 11, wherein the central transmission wavelength increases stepwise from the optical axis toward the edge of the translucent film. 前記透光性膜は、前記光軸が通過する中心領域と、該中心領域を中心に対称的に分割される複数の部分領域とを含み、
前記中心透過波長は、前記中心領域において前記スリット光の主ピーク波長と同等であり、前記透光性膜の縁側に向けて前記部分領域毎に大きくなることを特徴とする請求項15に記載の光学フィルタ。
The translucent film includes a central region through which the optical axis passes, and a plurality of partial regions that are symmetrically divided around the central region,
The central transmission wavelength is equal to the main peak wavelength of the slit light in the central region, and increases for each partial region toward the edge of the translucent film. Optical filter.
前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域は、隣接する前記中心領域または前記部分領域間において重なることを特徴とする請求項16に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 16, wherein the transmission wavelength bands of the central region and the partial region overlap each other between the adjacent central region or the partial regions. 前記中心領域および前記部分領域の各透過波長帯域の帯域幅は、同一であることを特徴とする請求項16または17に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 16 or 17, wherein bandwidths of transmission wavelength bands of the central region and the partial region are the same. 前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記中心領域の透過波長帯域の帯域幅に比して広いことを特徴とする請求項16または17に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 16 or 17, wherein a bandwidth of a transmission wavelength band of the partial region is wider than a bandwidth of a transmission wavelength band of the central region. 前記部分領域の透過波長帯域の帯域幅は、前記スリット光の半値幅を2〜4倍した帯域幅であることを特徴とする請求項19に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 19, wherein the bandwidth of the transmission wavelength band of the partial region is a bandwidth obtained by multiplying the half-value width of the slit light by 2 to 4 times.
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