JP2546885B2

JP2546885B2 - 表面形状情報を決定する方法及び装置

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Publication number: JP2546885B2
Application number: JP63503228A
Authority: JP
Inventors: ジェイムズビーアブシャー
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: US4850712A; DE3886043D1; JPH02503112A; CA1325257C; EP0358661A1; EP0358661B1; DE3886043T2; AU1573188A; WO1989007037A1

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は一般的には光センサ機構に関し、より詳細に
は表面形状を決定する光センサ機構に関する。

〔背景技術〕

光センサは種々の工業的装置に用いられている。簡単
なものとしては、侵入者用警報アラームかある。これ
は、単に光線の有無によって情報を集めるものである。
もっと複雑なものとしては、ロボット装置に使用されて
いる映像センサがある。例えば、ロボット溶接機は光セ
ンサを用いて溶接表面に関する様々なパラメータを決定
する。溶接溝の形状、溝の面積、溶接表面の曲率の変化
等を決定することにより、ロボット溶接機は正確に溶接
を行うことができる。当然のことながら、そのロボット
溶接機の正確さは、内部に組み込まれている光学機構が
溶接表面のパラメータを正確に測定することにも依って
いる。これらのパラメータを迅速に、正確に、連続的に
測定することが良質な溶接につながる。

光センサ機構は種々の形態をとる。通常はレーザーに
よって作り出される放射エネルギーのビームは対象物の
表面全体にわたって走査される。例えば、テレビカメ
ラ、光ダイオード検出器または電荷結合素子（CCD）の
アレイに代表される光センサは表面からの反射光を受け
取る。一般的に、光センサはビームまたは対象物に対し
て所定の角度をもって取り付けられている。コンピュー
タまたは他の結合回路は光センサから情報を受け取り、
三角測量法を用いて表面外形を決定する。

光センサにおける情報が不足すると機構の正確性に関
する問題が生じる。ビームを構成する光線のみを処理し
て表面の情報を得ることが好ましい。この点に関して、
現在の光センサは厳しい状況に置かれている。例えば、
溶接において、溶接アークからの集中光は光センサを照
射する。そのような集中光に打ち勝つことができるレー
ザーその他の光源は高価であり、巨大であり、また電力
高消費型でありがちである。特別な濾過を施した変調レ
ーザーは部分的には過剰周囲光に打ち勝つことができ
る。しかしながら、表面反射率の変化といったような他
の要因があると、不完全な走査や信号ドロップアウトを
生じる。

その上、光センサがビームと過剰周囲光との区別がで
きたとしても、光センサは本質的に破壊されやすく、あ
るいは低感度である傾向がある。集中光はテレビカメラ
の絵画素を破壊し、CCDは極めて容易に絵画素を破壊す
る。破壊されたセンサー要素が正確な情報を作り出せな
いことは明らかである。逆に、検出器アレイはアレイ要
素間に有限の間隔を有している。アレイ表面の間隔を照
射する光線はアレイ要素によっては検出されず、したが
って処理もされない。これらの光センサの本質的な欠点
によって、表面の情報には不正確さを伴う結果となる。

応答時間が遅い光センサはまた実時間処理における効
率をも制限する。絵画素処理装置は、光スポットの位置
を決定する前に、検出器アレイにおけるすべての絵画素
からの出力を処理しなければならない。ほとんどすべて
のアレイは連続して読み出されるので、読み出し時間の
みが重大な障壁となる。解像度が向上すると、より多く
の絵画素を処理しなければならない。走査時間を速くす
るために、読み出し時間は容易に全センサの速度を制限
する。その上、すべてのアレイ検出器には読み出し回路
自身に起因する限定雑音が生じる。多くの検出器アレイ
にとって、この読み出し雑音はそれらの感度（この値は
孤立した単一の検出器のそれよりも悪いことが多い）を
制限する。作動の高速化にとって、これは重大な障壁で
ある。さらに、CCDにとって、各絵画素の変化を積分す
るために処理機が必要となることがあるが、この積分は
時間のかかる処理である。

本発明は以上述べた問題を解決することを目的とす
る。

〔発明の開示〕

本発明の一態様によれば、対称物の表面からの形状情
報を決定する機構が提供される。光ビーム発生源は表面
に照射する光ビームを発する。また、表面から反射した
光ビームを受け取り、その反射光ビームを像形成平面に
照射する手段も設けられている。可変ビームスプリッタ
は像形成平面からの反射光ビームを受け、反射光ビーム
の第一部分は通過させ、反射光ビームの第二部分は反射
させる。光検知手段は反射光ビームの第一部分、第二部
分の大きさに応じてそれぞれ第一信号、第二信号を発す
る。処理手段は前記第一信号、第二信号に応じて像形成
平面上における反射光ビームの位置を決定する。

本発明の他の態様によれば、溶接装置の光学機構用の
自動ゲイン制御器が提供される。光ビーム発生源は表面
に照射する光ビームを発する。また、その表面から反射
した光ビームを受信する手段も設けられている。光検知
手段は受信した反射光ビームの大きさに応じてフィード
バック信号を発する。フィードバック信号と予め選択さ
れた目標設定信号とを比較して制御信号を発する手段も
設けられている。さらに、制御信号に応じて光ビームの
大きさを変化させる手段も設けられている。

光センサの産業上の応用は様々である。例えば、適度
に制御された状況下では、光センサはその機構が複雑に
なりすぎることなく順調に機能する。反対に、苛酷な状
況で適切な作動を行うためには、光センサは相当に複雑
なものとなる。精確な部品、複雑な濾過、雑音減少技術
および処理時間は要望の多い分野における光センサの作
動状況を改善する。自動的溶接、すなわちロボット溶接
はそのような分野の一つである。大きな雑音、強い周囲
光、不規則な仕事面、そしてかすんだ大気によって、最
も精巧な光センサ以外のセンサは使いものにはならなく
なる。この問題を解決するため多くの機能が開発されて
きた。このうちの幾つかの機構は満足できる機能を発揮
するが、まだ多くの改良の予知が残っている。

ロボット溶接のような分野においては、光センサが溶
接表面の形状を決定する速度が溶接機構の速度および正
確さに直接に影響を与える。「背景技術」の項で述べた
ように、アレイやテレビカメラは速度および感度が不足
している。速度および感度を高めるため、本装置は二つ
の別個の光検知器のみを使用している。ビームスプリッ
タは受信した光ビームを二つの部分に分離する。第一部
分は通過して第一光検知器に至り、第二部分は反射して
第二光検知器に至る。この二つの部分は光ビームがビー
ムスプリッタを照射する位置に対応して連続的に変化す
る。検知器の出力はビームのビームスプリッタ上におけ
る位置を示す。この位置の情報は表面形状に関係し、制
御回路において各溶接パラメータを制御するために用い
られる。

変調された光源であれは弱い周囲光や大気条件に打ち
勝つことができる。発生した光ビームの力を変調するた
め変調手段を用いる。反射光ビームはまた変調周波数を
も含んでおり、この変調周波数は電気フィルターを用い
ることにより背景光から分離することができるものであ
る。このように、本機構は、適正な周波数に変調されて
いない外光を濾過することによって周囲光に対する感度
を制限する。

対象物表面の反射率の変化に対応するため自動ゲイン
制御回路が用いられる。この自動ゲイン制御回路は、表
面反射率に応じて発生光ビームの大きさ、すなわち出力
を調整する。反射光ビームの大きさは少なくとも部分的
には表面反射率を表す。したがって、反射光ビームの大
きさを測定することにより表面反射率が求まる。表面反
射率が低いときには、発生光ビームの大きさは増加し、
表面反射率が高いときには、発生光ビームの大きさは減
少する。したがって、光源の出力を調整することによ
り、装置はほぼ一定の振幅の放射状反射光を受ける。こ
れによって、装置の信号−雑音比が改善される。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は光制御機構の機能ブロック線図、第２図は光
検知器の好適な実施例の概念図、第３図はビームスプリ
ッタの反射−伝達特性を示す線図、第４図は光センサが
備える回路の機能ブロック線図、第５図は光センサが備
える好適な回路の概略的な回路図、第６図は自動ゲイン
制御が備える好適な回路の概略的な回路図である。

〔最良の実施態様〕

第１図は本発明に係る光制御機構10の機能ブロック線
図である。光制御機構10は対象物14の表面12から送られ
てくる形状情報を決定するものである。光ビーム発生源
16、代表的にはレーザー17、は表面12に照射する光ビー
ム18を発する。発生光ビーム18は変調器19により変調さ
れていることが好ましい。受光手段20は表面12から反射
した反射光ビーム22を受け取り、この反射光ビーム22を
光検知器手段21に転送する。光検知手段21は反射光ビー
ム22に応じて第一及び第二の電気信号を発信する。処理
手段34は連続的に送られてくる第一及び第二の電気信号
の各大きさに応じて表面12の形状を決定する。自動ゲイ
ン制御33、変調器19、レーザーダイオード23A、23B及び
ダイオード制御器25A、25Bを備えるフィードバック回路
が発生光ビーム18の大きさ及び変調周波数を制御する。

レーザー17は二つのレーザーダイオード23A、23Bを備
えている。レーザーダイオード23A、23Bはそれぞれダイ
オード制御器25A、25Bにより制御される。ダイオード制
御器25A、25Bは制御直流電流の大きさに応じてレーザー
ダイオード23A、23Bの出力をそれぞれ制御する。変調器
19は変調信号をダイオード制御器25A、25Bに入力し、こ
れによってダイオード制御器25A、25Bは発生光ビーム18
を変調する。これは一般的に制御直流電流を変調するこ
とによりなされる。これに加えて、自動ゲイン制御33は
反射光ビーム22の大きさに応じて発生光ビーム18の大き
さを調整する。この自動ゲイン制御33については後に第
６図を参照して詳述する。レーザーダイオード23A、23B
は出力として光信号をレーザー出力加算器27に送り、加
算器27はその出力を集計して、表面12に発生光ビーム18
を送る。溶接トーチ（図示せず）はセンサーヘッドを溶
接溝に沿って移動させる。第一検流計駆動源31により駆
動される伝達検流計29は所定の第一の速度で、表面12の
所定の経路を発生光ビーム18で走査する。この場合、光
ビームで走査する方法の他に、例えば音響による変調方
法を用いることもできる。

受光手段20は所定の経路を所定の第二の速度で走査す
る。この第二の速度は前記第一の速度よりも大きいこと
が望ましい。第二検流計駆動源37により駆動される受光
検流計35は所定の経路を走査するが、他の方法を用いる
こともできる。光フィルター39、代表的にはバンドパス
フィルター、は表面12からの放射状反射光のうち発生光
ビーム18の光波長を有しない反射光をほぼ拒絶する。

第２図は光検知器47の好適な一実施例の概念図であ
る。光検知器47は対象物14の表面12から送られてくる形
状情報を決定する機構に用いられる。受光手段20は表面
12に反射した反射光ビーム22を受ける。分光手段24、好
ましくは可変ビームスプリッタ26、は反射光ビーム22を
第一部分28と第二部分30とに分光する。光検知手段32は
第一ビーム部分28と第二ビーム部分30の大きさに応じ
て、それぞれ第一信号及び第二信号を発する。処理手段
34は連続的に送られてくる第一信号及び第二信号の各大
きさに応じて表面12の形状を決定する。

受光手段20は受光レンズ38を有するセンサーヘッド36
を備えていることが好ましい。光ファイバ束40は反射光
ビーム22を分光手段24に伝達する。光ファイバ束40の端
部は像形成面42を形成している。像形成面42上の反射光
ビーム22の位置はその瞬間の表面12の高さによって異な
る。高さが変化すると、反射角度が変わり、それに応じ
て反射光ビーム22の位置も変わる。

分光手段24は反射光ビーム22を二つの部分28、30に分
光する。レンズ集合体44は反射光ビーム22を分光手段2
4、ここでは好適なものとして示した可変ビームスプリ
ッタ26に収束させる。レンズ集合体44は可変ビームスプ
リッタ26の中心を通る平面Ｐ上に光を収束させることが
望ましい。図示のレンズ集合体44はその焦点距離を自動
調整できない。このため、その焦点距離を可変ビームス
プリッタ26の中心に相当するように選択することによっ
て、反射光ビーム22はそのいずれかの端部でわずかに焦
点が外れていても正確に可変ビームスプリッタ26の中心
に焦点を合わせることができる。あるいはその代わり
に、より正確な位置決めを行うために、反射光ビーム22
の焦点が直接に可変ビームスプリッタ26上にあるような
レンズ集合体を用いることもできる。第一部分28及び第
二部分30の大きさは反射光ビーム22の可変ビームスプリ
ッタ26上の位置に応じて変わる。可変ビームスプリッタ
26は反射光ビーム22の一部を吸収し、第一部分28を通過
させ、第二部分30を反射する。第３図は可変ビームスプ
リッタ26の反射ｒ−伝達ｔの代表的な特性を示す。可変
ビームスプリッタ26の吸収率αはほぼ一定であるので、
それはほぼ直線状に応答する。反射光ビーム22は可変ビ
ームスプリッタ26上の位置を、例えばＺ＝０からＺ＝Z
_maxまでのように、変化させるので、通過した第一部分2
8は大きさが減少し、一方、反射した第二部分30は大き
さが増加する。

光検知手段32は第一部分28及び第二部分30の大きさに
応じてそれぞれ第一信号及び第二信号を発する。第３図
から理解できるように、第一信号及び第二信号の大きさ
は反射光ビーム22の可変ビームスプリッタ26上の位置を
表す。第一部分28及び第二部分30を受けるために、可変
ビームスプリッタ26とともにそれぞれ第一光検知器46及
び第二光検知器48を用いることが望ましい。この第一及
び第二光検知器46、48は受け取った放射状反射光の強度
に比例した電流を発生する。光検知器46、48の型式は光
ビーム発生源16が発生する光ビームの型式に応じて変え
ることができる。例えば、近似的な赤外線放射光に対し
ては光ダイオードが検知器として適しており、短波長放
射光に対しては光電子増倍管が検知器として適してい
る。第一レンズ49は第一ビーム部分28を第一検知器46上
に収束させ、第二レンズ51は第二ビーム部分30を第二検
知器48上に収束させることが望ましい。これによって、
光検知器46、48は反射光ビーム22の第一部分28及び第二
部分30のほぼすべての放射光を受け取ることができる。
光検知器からの出力は処理手段34において加算されるの
で、第一部分28及び第二部分30のほぼすべての放射光が
確実に光検知器46、48に受け入れられることにより正確
さが増す。さらに正確さを増すためには、分光手段24と
光検知手段32の周囲に囲い50を設け、他の光が反射光ビ
ーム22に混入しないようにすることもできる。

処理手段34は連続的に送られてくる第一信号及び第二
信号の大きさに応じて表面12の形状を決定する。処理手
段34の好適な実施例の一部を機能ブロック線図として第
４図に示す。処理手段34はＡ線上の第一信号及びＢ線上
の第二信号の各大きさに応じて反射光ビーム22の可変ビ
ームスプリッタ26上の位置を決定する。表面12を光ビー
ムで走査する間にこの位置を連続的に読み取ることによ
って、表面12の形状が求まる。

第一増幅器52、第二増幅器54及び第一フィルター56、
第二フィルター58がさらに第一信号及び第二信号の正確
さをそれぞれ向上させる。第一信号及び第二信号は加算
され、反射光ビーム22の総強度が求められる。第一信号
と第二信号との差が求められ、両信号の和で除せられ、
ビーム位置信号が発せられる。このビーム位置信号は反
射光ビーム22の可変ビームスプリッタ26上の位置につい
ての情報を有している。レンズ集合体44が反射光ビーム
22を可変ビームスプリッタ26に直線的に伝達すれば、そ
れ以上は計算をすることなく、反射光ビーム22の像形成
面42上の位置が求まる。処理手段34は連続的に送られて
くるビーム位置信号に応じて表面12の形状を決定する。
処理手段34は連続的に送られてくるビーム位置信号に応
じて形状を決定するためにコンピュータまたはマイクロ
プロセッサ66を通常備えている。

第５図は処理手段34に用いられている好適な回路の概
略的な回路図である。各構成部品は周知のものばかりで
あるので回路の説明は簡単なものにとどめる。この回路
は本発明の範囲内において多くの変更が可能である。第
一信号はＡ線において、第二信号はＢ線においてそれぞ
れ受け取られる。Ａ線上に設けられた連続反転増幅器6
8、70及びＢ線上に設けられた連続反転増幅器72、74が
それぞれ第一信号及び第二信号を増幅する。発振器76は
非変調周波数信号を発する。第一マルチプライヤ78及び
第二マルチプライヤ80はそれぞれ第一信号及び第二信号
を受けて、非変調周波数信号を用いて第一及び第二信号
を復調する。第一フィルター82及び第二フィルター84は
非変調第一信号及び非変調第二信号をそれぞれ濾過す
る。図示のフィルター82、84は多極、低透過率のフィル
ターである。これらのフィルターは変調周波数及び高周
波数の不要な信号を拒絶し、そして第一及び第二信号を
平均化してさらに雑音を減少させる。第一及び第二信号
は加算段階86を通過し、次いで減算段階88を通過する。
加算段階86では第一及び第二信号が加算され、減算段階
88では第一信号から第二信号が減算される。除算器90は
第一信号と第二信号との差を第一信号と第二信号との和
で除し、ビーム位置信号を発する。次式は反射光ビーム
22の可変ビームスプリッタ26上の位置を表す。

Z_P＝（Ｆ−Ｓ）／（Ｆ＋Ｓ）ここで、Z_Pは可変ビームスプリッタ26上における位
置、Ｆは第一信号の大きさ、Ｓは第二信号の大きさであ
る。

第６図は自動ゲイン制御33の好適な回路の概略的な回
路図である。この自動ゲイン制御33は本光制御機構10の
他の種々の光機構に用いることができる。光検知手段32
は反射光ビーム22の大きさに応じてフィードバック信号
を発する。自動ゲイン制御は反射光ビーム22の大きさ、
すなわち出力を調整するためのものである。反射光ビー
ム22の大きさが一定に保たれていれば、本光制御機構10
の正確さは増し、さらに信号−雑音比は改善され、信号
ドロップアウトも少なくなる。

第６図の機構においては、フィードバック信号は第一
及び第二信号の和であり、Ｏ線上に受け入れられる。こ
こでは減算増幅器98として示してある手段96において、
フィードバック信号と所定の目標設定信号とが比較され
制御信号が発せられる。この目標設定信号は、例えば処
理手段34またはポテンシオメータ100から発せられ、バ
ッファ102を通って送られる。この所定の目標設定信号
は反射光ビーム22の所望の大きさと同等である。フィー
ドバック信号と所定の目標設定信号とはこのように比較
され、それらが同等であれば、比較手段から発せられる
制御信号の出力は零である。積分器104が制御信号を受
け取る。その制御信号が正であれば、積分器104は負の
勾配の信号を発する。これは、フィードバック信号が所
定の目標設定信号よりも大きいので発生光ビームの大き
さを減少させる必要があることを示す。逆に、制御信号
が負であれば、積分器104は正の勾配の信号を発する。
これは、フィードハック信号が所定の目標設定信号より
も小さいので発生光ビームの大きさを増加させる必要が
あることを示す。マルチプライヤ106は積分器104からの
出力と、加算増幅器108からの変調信号、例えば5KHzの
正弦波とを受け取る。この特定の回路においては、発振
器76は変調周波数を加算増幅器108に与える。積分器104
から発せられた出力信号はマルチプライヤ106によって
変調され、レーザーダイオード制御器25A、25Bに送られ
る。前述したように、レーザーダイオード制御器25A、2
5Bは自動ゲイン制御33から送られた出力信号を加算して
発生光ビーム18の大きさを調整するので、反射光ビーム
22の大きさはほぼ一定に保たれる。

〔産業上の利用性〕

溶接の分野においては、適当な手段が所定の第一の速
度で所定の経路に沿って溶接溝を発生光ビームで走査す
ることが一般的である。所定の経路は、通常、表面12に
沿って溝43に垂直に延びるｙ軸がとられる。溶接機は前
記所定の第一の速度よりも低速度で溝43に沿って移動す
る。受光手段20は所定の経路を所定の第二の速度で走査
する。この第二の速度は第一の速度よりも通常大きい。
したがって、反射角度の変化は表面高さＺ、すなわち表
面形状の変化に起因する。この故に、一つの軸における
光ビームの位置情報されあれば表面形状を決定するのに
十分である。二軸における情報を必要とする機構も本機
構を用いて容易に得ることが可能であるし、またそのよ
うな機構も本発明の範囲に包含されるものである。

発生光ビーム18と受光手段20との間の角度は既知であ
るから、三角法を用いて表面形状を決定することができ
る。したがって、反射光ビーム22の偏差も表面12の形状
の決定の際に考慮に入れられる。本発明に係る機構は分
光手段24及び光検知手段32を用いて反射光ビーム22の位
置を測定し、表面形状を求めている。受光手段20が受け
取った反射光ビーム22は可変ビームスプリッタ26上に収
束されることが望ましい。可変ビームスプリッタ26は反
射光ビーム22を第一部分28と第二部分30とに分光する。
可変ビームスプリッタ26の反射及び通過特性は放射光の
位置に応じて変化する。第一部分28及び第二部分30の大
きさは反射光ビーム22が可変ビームスプリッタ26上に入
射する位置と相関関係にある。第一レンズ49及び第二レ
ンズ51はそれぞれ第一部分28及び第二部分30を第一光検
知器46及び第二光検知器48上に収束させる。第一光検知
器46及び第二光検知器48は第一ビーム部分28及び第二ビ
ーム部分30の大きさと相関関係にある大きさを有する第
一信号及び第二信号をそれぞれ発する。

第一信号及び第二信号は処理されて反射光ビームの位
置の指標を与える。連続的に光ビームの位置が求められ
ることによって表面形状が決定される。処理手段34は第
一及び第二信号を受け取る。反射光ビームの大きさは第
一信号と第二信号を加算することにより求められる。反
射光ビーム22の可変ビームスプリッタ26上の位置は第一
信号から第二信号を減算し、その差を第一信号と第二信
号の和で除してビーム位置信号を発することにより求め
られる。特定の走査によって連続的に送られてくるビー
ム位置信号を貯えて、表面形状が決定される。周辺装置
の制御回路が形状情報を用いて様々な溶接パラメータ、
例えば溶接機の速度や位置等、を制御する。

第一信号及び第二信号の和は光ビーム発生源16に対す
るフィードバック信号として用いられる。自動ゲイン制
御33がこのフィードバック信号を受け取る。このフィー
ドバック信号は表面12の反射率に相当するものである。
本発明に係る光制御機構10の可動範囲を広げるため、反
射光ビーム22の大きさは一定のままでいることが理想的
である。自動ゲイン制御33は表面反射率に応じて発生光
ビーム18の大きさを変化させ、反射光ビーム22の大きさ
を一定に保つ。フィードバック信号は所定の目標設定信
号と比較され、制御信号が発せられる。この所定の目標
設定信号は反射光ビーム22の所望の大きさに相当するも
のである。フィードバック信号と目標設定信号との差は
表面12の反射率の変化を表し、この表面反射率の変化に
対応するため発生光ビーム18の大きさが変えられる。積
分器104は制御信号を受け取り、所定の目標設定信号よ
りも小さいフィードバック信号に応じた正の勾配を有す
る信号または、所定の目標設定信号よりも大きいフィー
ドバック信号信号に応じた負の勾配を有する信号のいず
れかを発する。積分器104の出力信号はマルチプライヤ1
06により変調され、本実施例においてはダイオード制御
器25A、25Bに送られる。ダイオード制御器25A、25Bはフ
ィードバック信号を用いて発生光ビーム18の大きさを制
御する。

上記以外に、本発明に係る他の態様、対象、利点を明
細書の記載、図面及び請求の範囲から得ることが可能で
ある。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物（14）の表面（12）からの形状情報
を求める機構（10）において、前記表面（12）に照射するための光ビーム（18）を発生
する光ビーム発生源（16）と、前記表面（12）から反射してくる反射光ビーム（22）を
受ける受光手段と、可変ビームスプリッタ（26）を備え、前記反射ビーム
（22）を第一部分（28）と第二部分（30）とに分光する
分光手段（24）と、前記第一部分（28）及び前記第二部分（30）の大きさに
応じて、それぞれ第一信号及び第二信号を発する光検知
信号（32）と、連続的に送られてくる前記第一信号及び第二信号のそれ
ぞれの大きさに応じて前記表面（12）の形状を求める処
理手段（34）と、からなり、前記処理手段（34）は、前記第一信号特許前記第二信号
との差を前記第一信号と前記第二信号との和により割っ
てビーム位置信号を導くようになった、ことを特徴とする機構（10）。
【請求項２】前記受光手段（20）は光ファイバ束（40）
を備えていることを特徴とする請求項（１）記載の機構
（10）。
【請求項３】前記光反射ビーム（22）を前記可変ビーム
スプリッタ（26）上に収束させるレンズ装置（44）をさ
らに備え、前記第一部分（28）及び前記第二部分（30）
の大きさは前記反射光ビーム（22）の前記可変ビームス
プリッタ（26）上の位置に応じたものであることを特徴
とする請求項（１）又は請求項（２）記載の機構（1
0）。
【請求項４】前記光検知手段（32）は、前記第一ビーム
部分（28）を受け取る第一光検知器（46）と前記第二ビ
ーム部分（30）を受け取る第二光検知器（48）と備えて
いることを特徴とする請求項（１）から請求項（３）ま
でのいずれか１項に記載の機構（10）。
【請求項５】前記光検知手段（32）は、前記第一ビーム
部分（28）を前記第一光検知器（46）上に収束させる第
一レンズ（49）と前記第二ビーム部分（30）を前記第二
光検知器（48）上に収束させる第二レンズ（51）とを備
えていることを特徴とする請求項（４）記載の機構（1
0）。
【請求項６】前記処理手段（34）は連続的に送られてく
る前記ビーム位置信号に応じて前記表面（12）の形状を
決定するものであることを特徴とする請求項（１）から
請求項（５）までのいずれか１項に記載の機構（10）。
【請求項７】前記発生光ビーム（18）で前記表面（12）
に沿って予め形成された経路を所定の第一の速度で走査
する走査手段（29）をさらに備えていることを特徴とす
る請求項（１）から請求項（６）までのいずれか１項に
記載の機構（10）。
【請求項８】前記受光手段（20）は前記予め形成された
経路を所定の第二の速度で走査するものであることを特
徴とする請求項（７）記載の機構（10）。
【請求項９】前記所定の第二の速度は前記所定の第一の
速度よりも大きいものであることを特徴とする請求項
（８）記載の機構（10）。