JP2015194347A - 距離測定装置および方法 - Google Patents
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したがって、従来の精密な研磨加工を要する多重焦点レンズや球体レンズを用いる必要がなくなり、高価な光学系レンズやその精密な組み立てを省くことができる。このため、比較的安価なコストで、物体までの距離を正確に測定することができる距離測定装置を実現することができる。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる距離測定装置10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる距離測定装置の構成を示す説明図である。
図1に示すように、距離測定装置10には、主な構成として、光源11、光源レンズ12、ビームスプリッタ13、回折格子14、集光レンズ15、スペイシアルフィルタ16、光検出素子17、および距離算出部18が設けられており、これらがケーシング(図示せず)内部に収納されている。
光源レンズ12は、光源11から発せられた光を集光してビームスプリッタ13へ出力する機能を有している。
集光レンズ15は、例えば凸レンズからなり、光路O上に配置されて、ビームスプリッタ13を透過した物体Tからの反射光または回折格子14からの回折光を結像面Qに集光する機能を有している。
距離算出部18は、CPUを用いた演算処理回路からなり、光検出素子17で得られた検出結果を演算処理して干渉縞の周期長を抽出し、得られた周期長に基づいて集光レンズ15から物体Tまでの対物距離を算出する機能を有している。
次に、図3〜図6を参照して、本発明にかかる距離計測装置10で用いる距離計測の原理について説明する。図3は、本発明にかかる距離計測原理を示す説明図である。図4は、回折格子での回折を示す説明図である。図5は、異なる次数の回折光と光スポット間隔との関係を示す説明図である。図6は、光スポット間隔と光路差との関係を示す説明図である。
また、本来、レンズには光の入射方向に応じて2つの主点があり、それぞれの位置が異なるが、以下では、数式の複雑化を避けるため、集光レンズ15が薄肉単レンズからなり、主点がレンズ中心に1つだけ存在すると仮定して、各式を導出した。
また、図4に示すように、回折格子14の回折格子間隔をdとし、回折次数をn(n=0,±1,±2,…)とし、光源波長をλとし、各回折光の回折角θnとした場合、隣接する回折光間の光路差ΔLは、次の式(2)で表される。
この際、集光レンズ15の主点から結像面Qまでの距離bは、前述した式(1)に示したように、物体Tから主点Mすなわち集光レンズ15の位置までの対物距離aと、集光レンズ15の焦点距離fとで表され、式(10)は式(11)のように変形できる。
このように、本実施の形態は、物体Tからの反射光を回折格子14で回折させた後、集光レンズ15によりその回折光を結像面Qに集光させ、結像面Q上に配置されたスペイシアルフィルタ16で、これら回折光のうち、予め設定された異なる2つの次数の回折光のみを通過させ、他の次数の回折光を遮断し、スペイシアルフィルタ16を通過した異なる2つの次数の回折光の重ね合わせにより検出面Iに生じた干渉縞を光検出素子17で検出し、得られた検出結果を演算処理して干渉縞のピッチを抽出し、距離算出部18でこのピッチに基づいて集光レンズ15から物体Tまでの対物距離aを算出するようにしたものである。
したがって、従来の精密な研磨加工を要する多重焦点レンズや球体レンズを用いる必要がなくなり、高価な光学系レンズやその精密な組み立てを省くことができる。このため、比較的安価なコストで、物体Tまでの対物距離aを正確に測定することができる距離測定装置を実現することができる。
次に、図9を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる距離測定装置10について説明する。図9は、第2の実施の形態にかかる距離測定装置の構成を示す説明図である。
本実施の形態では、前述した第1の実施の形態において、集光光学系に対物レンズ20を設け、対物レンズ20と集光レンズ15との間の区間において、物体Tからの反射光を平行光に変換する場合について説明する。
図9の例では、対物レンズ20と集光レンズ15との間にビームスプリッタ13および回折格子14が配置されている。これにより、光源11から発せられた光は、光源レンズ12で平行光に変換された後、ビームスプリッタ13で反射され、この後、対物レンズ20により集光されて物体Tに照射される。
図10のグラフによれば、対物距離aの増加に応じて干渉縞ピッチpが単調増加していることがわかる。
このように、本実施の形態は、集光光学系に対物レンズ20を設け、対物レンズ20と集光レンズ15との間の区間において、物体Tからの反射光を平行光に変換するようにしたので、物体Tまでの対物距離aが変化しても、その対物距離aに応じた焦点距離を持つ対物レンズ20に取り換えることにより、対物レンズ20から検出面Iまでの区間においては、光路が一定となる。
このため、広範囲の対物距離aに対応することができ、測定レンジを大幅に拡大することが可能となる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (5)
- 物体に光を照射して反射させ、その反射光に基づいて当該物体までの対物距離を測定する距離測定装置であって、
前記物体からの前記反射光を回折させる回折格子と、
前記回折格子からの回折光を結像面に集光させる集光レンズと、
前記結像面上に配置されて、前記回折光のうち、予め設定された異なる2つの次数の回折光のみを通過させ、他の次数の回折光を遮断するスペイシアルフィルタと、
前記スペイシアルフィルタを通過した異なる2つの次数の回折光により検出面に生じた干渉縞を検出する光検出素子と、
前記光検出素子で得られた検出結果を演算処理して前記干渉縞のピッチを抽出し、このピッチに基づいて前記集光レンズから前記物体までの対物距離を算出する距離算出部と
を備えることを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1に記載の距離測定装置において、
前記集光レンズの焦点距離をfとし、前記集光レンズから前記検出面までの距離をLとし、前記回折格子間隔をdとし、前記スペイシアルフィルタを通過する回折光の次数差をmとし、前記干渉縞のピッチをpとした場合、前記集光レンズから前記物体までの対物距離aは、次の式
- 請求項1または請求項2に記載の距離測定装置において、
前記集光レンズは、前記回折光に代えて前記物体からの前記反射光を前記結像面に集光させることを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の距離測定装置において、
前記物体からの前記反射光を平行光とする対物レンズをさらに備え、
前記回折格子は、前記対物レンズからの前記平行光を回折させる
ことを特徴とする距離測定装置。 - 物体に光を照射して反射させ、その反射光に基づいて当該物体までの対物距離を測定する距離測定方法であって、
前記物体からの前記反射光を回折させる回折ステップと、
前記回折格子からの前記回折光を結像面に集光させる集光ステップと、
前記結像面上に集光した前記回折光のうち、予め設定された異なる2つの次数の回折光のみを通過させ、他の次数の回折光を遮断する回折光選択ステップと、
選択された前記異なる2つの次数の回折光により検出面に生じた干渉縞を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップにより得られた検出結果を演算処理して前記干渉縞のピッチを抽出し、このピッチに基づいて前記集光レンズから前記物体までの対物距離を算出する距離算出ステップと
を備えることを特徴とする距離測定方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019176300A1 (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 距離測定装置および方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0773502A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-17 | Ricoh Co Ltd | 微小変位測定装置及び光ピックアップ装置 |
JPH0861920A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Ricoh Co Ltd | 変位測定装置および光ピックアップ |
JPH10141912A (ja) * | 1996-11-07 | 1998-05-29 | Sony Corp | 干渉計 |
US20020149691A1 (en) * | 1998-02-25 | 2002-10-17 | Francisco Pereira | Aperture coded camera for three dimensional imaging |
JP2004028977A (ja) * | 2002-05-02 | 2004-01-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 位置計測システム |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0773502A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-17 | Ricoh Co Ltd | 微小変位測定装置及び光ピックアップ装置 |
JPH0861920A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Ricoh Co Ltd | 変位測定装置および光ピックアップ |
JPH10141912A (ja) * | 1996-11-07 | 1998-05-29 | Sony Corp | 干渉計 |
US20020149691A1 (en) * | 1998-02-25 | 2002-10-17 | Francisco Pereira | Aperture coded camera for three dimensional imaging |
JP2004028977A (ja) * | 2002-05-02 | 2004-01-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 位置計測システム |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019176300A1 (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 距離測定装置および方法 |
JP2019158488A (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 距離測定装置および方法 |
KR20200105940A (ko) | 2018-03-12 | 2020-09-09 | 아즈빌주식회사 | 거리 측정 장치 및 방법 |
CN111886471A (zh) * | 2018-03-12 | 2020-11-03 | 阿自倍尔株式会社 | 测距装置及方法 |
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