JP2564799Y2 - ３次元形状測定装置 - Google Patents
３次元形状測定装置Info
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- JP2564799Y2 JP2564799Y2 JP3250292U JP3250292U JP2564799Y2 JP 2564799 Y2 JP2564799 Y2 JP 2564799Y2 JP 3250292 U JP3250292 U JP 3250292U JP 3250292 U JP3250292 U JP 3250292U JP 2564799 Y2 JP2564799 Y2 JP 2564799Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、非接触で物体の３次元
形状を測定する３次元形状測定装置に関し、特に、測定
面の傾斜による影響を低減した装置に関するものであ
る。
形状を測定する３次元形状測定装置に関し、特に、測定
面の傾斜による影響を低減した装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は非点収差法を用いた３次元形状測
定装置の一例を示す構成図である。図２において、１は
直線偏光のレーザ光を出力するレーザ光源、２は入射光
を透過光と反射光の２方向に分岐するハーフミラー、３
はレーザ光を被測定物４に集光するための対物レンズ、
５は被測定物４を光軸に対して垂直方向（ｘ，ｙ方向）
に走査するためのステージ、６は対物レンズ３を光軸方
向（ｚ方向）に動かすための駆動装置、７，８は被測定
物４からの反射光を集束するための凸レンズ，円筒形レ
ンズ、９は凸レンズ７，円筒形レンズ８により集束され
た光を４つに分割した電気信号に変換する４分割フォト
ダイオード、１０は４分割フォトダイオード９からの電
気信号より対物レンズ３の焦点誤差を検出して駆動装置
６を動かして焦点合わせを行うと共に、ステージ５を走
査して３次元信号を動かすための信号処理装置である。
定装置の一例を示す構成図である。図２において、１は
直線偏光のレーザ光を出力するレーザ光源、２は入射光
を透過光と反射光の２方向に分岐するハーフミラー、３
はレーザ光を被測定物４に集光するための対物レンズ、
５は被測定物４を光軸に対して垂直方向（ｘ，ｙ方向）
に走査するためのステージ、６は対物レンズ３を光軸方
向（ｚ方向）に動かすための駆動装置、７，８は被測定
物４からの反射光を集束するための凸レンズ，円筒形レ
ンズ、９は凸レンズ７，円筒形レンズ８により集束され
た光を４つに分割した電気信号に変換する４分割フォト
ダイオード、１０は４分割フォトダイオード９からの電
気信号より対物レンズ３の焦点誤差を検出して駆動装置
６を動かして焦点合わせを行うと共に、ステージ５を走
査して３次元信号を動かすための信号処理装置である。
【０００３】このような構成において、レーザ光源１か
ら出力された光は、ハーフミラー２を透過して、対物レ
ンズ３により集光されて被測定物４に照射され、反射さ
れる。反射光は、対物レンズ３を通って、ハーフミラー
２で反射される。反射光は、凸レンズ７，円筒形レンズ
８および４分割フォトダイオード９から成る非点収差法
を用いた焦点誤差検出光学系に入射され、４分割フォト
ダイオード９で被測定物４上での焦点ずれを検出して、
駆動装置６により対物レンズ３を動かして焦点を合わせ
る。この時の駆動装置６の動きをＺ方向の変位（＝高
さ）信号にして、ステージ５で被測定物４をｘ，ｙ方向
に走査した時の変位出力とから信号処理装置１０で被測
定物の３次元形状を求めていた。
ら出力された光は、ハーフミラー２を透過して、対物レ
ンズ３により集光されて被測定物４に照射され、反射さ
れる。反射光は、対物レンズ３を通って、ハーフミラー
２で反射される。反射光は、凸レンズ７，円筒形レンズ
８および４分割フォトダイオード９から成る非点収差法
を用いた焦点誤差検出光学系に入射され、４分割フォト
ダイオード９で被測定物４上での焦点ずれを検出して、
駆動装置６により対物レンズ３を動かして焦点を合わせ
る。この時の駆動装置６の動きをＺ方向の変位（＝高
さ）信号にして、ステージ５で被測定物４をｘ，ｙ方向
に走査した時の変位出力とから信号処理装置１０で被測
定物の３次元形状を求めていた。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す３次元形状測定装置においては、被測定物
４に傾きがあると、４分割フォトダイオード９上でビー
ムが中心からずれるため、測定誤差の原因となるという
課題があった。
来技術に示す３次元形状測定装置においては、被測定物
４に傾きがあると、４分割フォトダイオード９上でビー
ムが中心からずれるため、測定誤差の原因となるという
課題があった。
【０００５】本考案は、上記従来技術の課題を踏まえて
成されたものであり、偏光を用いて、被測定物に光を２
回照射させることにより、被測定物からの反射光の光軸
を常に一定にすることにより、位置の誤差を低減して、
測定精度を向上した３次元形状測定装置を提供すること
を目的としたものである。
成されたものであり、偏光を用いて、被測定物に光を２
回照射させることにより、被測定物からの反射光の光軸
を常に一定にすることにより、位置の誤差を低減して、
測定精度を向上した３次元形状測定装置を提供すること
を目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本考案の構成は、レーザ光源と、入射光を２方向に分
岐する光学部品と、前記レーザ光源の出射光を測定対象
に集光させるための対物レンズと、この対物レンズを光
軸方向に動かす駆動部と、前記測定対象からの第１の反
射光が前記対物レンズを介して入射される偏光ビ−ムス
プリッタおよび１／４波長板と、この偏光ビームスプリ
ッタおよび１／４波長板に入射された光を再び前記対物
レンズを介して前記測定対象へ入射させるための平面ミ
ラ−と、前記測定対象からの第２の反射光の拡がり角か
ら前記対物レンズの焦点誤差を検出して、対物レンズの
位置に帰還をかけて常に合焦状態にする焦点位置検出光
学系と、前記測定対象と前記光学系を光軸に対して垂直
な面内で相対的に移動させ、その変位を出力するステ−
ジと、前記対物レンズの光軸方向の変位および前記ステ
−ジの変位出力から前記測定対象の形状を求めて表示す
る信号処理装置とを備えた構成としたことを特徴とする
ものである。
の本考案の構成は、レーザ光源と、入射光を２方向に分
岐する光学部品と、前記レーザ光源の出射光を測定対象
に集光させるための対物レンズと、この対物レンズを光
軸方向に動かす駆動部と、前記測定対象からの第１の反
射光が前記対物レンズを介して入射される偏光ビ−ムス
プリッタおよび１／４波長板と、この偏光ビームスプリ
ッタおよび１／４波長板に入射された光を再び前記対物
レンズを介して前記測定対象へ入射させるための平面ミ
ラ−と、前記測定対象からの第２の反射光の拡がり角か
ら前記対物レンズの焦点誤差を検出して、対物レンズの
位置に帰還をかけて常に合焦状態にする焦点位置検出光
学系と、前記測定対象と前記光学系を光軸に対して垂直
な面内で相対的に移動させ、その変位を出力するステ−
ジと、前記対物レンズの光軸方向の変位および前記ステ
−ジの変位出力から前記測定対象の形状を求めて表示す
る信号処理装置とを備えた構成としたことを特徴とする
ものである。
【０００７】
【作用】本考案によると、偏光を利用して、被測定物に
光を２回照射させることにより、反射光の光軸を入射光
の光軸に一致させている。したがって、被測定物が傾い
ていても、４分割フォトダイオード上での光のスポット
位置がずれることを低減できる。
光を２回照射させることにより、反射光の光軸を入射光
の光軸に一致させている。したがって、被測定物が傾い
ていても、４分割フォトダイオード上での光のスポット
位置がずれることを低減できる。
【０００８】
【実施例】以下、本考案を図面に基づいて説明する。図
１は本考案の３次元形状測定装置の一実施例を示す構成
図である。なお、図１において図２と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図１において、
１１は偏光状態によって光を反射光と透過光に分岐する
ための偏光ビームスプリッタ、１２は直線偏光を円偏光
に、また円偏光を直線偏光に変えるための１／４波長
板、１３は平面ミラーである。
１は本考案の３次元形状測定装置の一実施例を示す構成
図である。なお、図１において図２と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図１において、
１１は偏光状態によって光を反射光と透過光に分岐する
ための偏光ビームスプリッタ、１２は直線偏光を円偏光
に、また円偏光を直線偏光に変えるための１／４波長
板、１３は平面ミラーである。
【０００９】このような構成において、レーザ光源１か
ら出射した光は、ハーフミラー２，偏光ビームスプリッ
タ１１を透過する。なお、この時のレーザ光源１の偏光
は、偏光ビームスプリッタ１１を透過する方向に合わせ
てある。その後、１／４波長板１２を通ることにより、
円偏光に変換され、対物レンズ３で集光されて被測定物
４に照射される。その反射光は、対物レンズ３，１／４
波長板１２を通って、偏光ビームスプリッタ１１で反射
され、平面ミラー１３に入射され、反射される。反射光
は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、１／４波長
板１２を通って、対物レンズ３で集光され、被測定物４
に照射される。その反射光は、対物レンズ３，１／４波
長板１２，偏光ビームスプリッタ１１を通って、ハーフ
ミラー２で反射され、非点収差法による焦点誤差検出光
学系に入射する。非点収差法による焦点誤差検出光学系
では、２つのレンズ７，８を通って、４分割フォトダイ
オード９に照射され、電気信号に変換される。４分割フ
ォトダイオード９上でのビーム形状から、被測定物４上
での焦点ずれを信号処理装置１０で測定し、対物レンズ
駆動機構６を動かして、焦点を合わせる。この時の対物
レンズ駆動機構の動きをｚ方向の変位（＝高さ）信号に
して、ステージ５をｘ，ｙ方向に走査して、被測定物４
の３次元形状を測定する。
ら出射した光は、ハーフミラー２，偏光ビームスプリッ
タ１１を透過する。なお、この時のレーザ光源１の偏光
は、偏光ビームスプリッタ１１を透過する方向に合わせ
てある。その後、１／４波長板１２を通ることにより、
円偏光に変換され、対物レンズ３で集光されて被測定物
４に照射される。その反射光は、対物レンズ３，１／４
波長板１２を通って、偏光ビームスプリッタ１１で反射
され、平面ミラー１３に入射され、反射される。反射光
は、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、１／４波長
板１２を通って、対物レンズ３で集光され、被測定物４
に照射される。その反射光は、対物レンズ３，１／４波
長板１２，偏光ビームスプリッタ１１を通って、ハーフ
ミラー２で反射され、非点収差法による焦点誤差検出光
学系に入射する。非点収差法による焦点誤差検出光学系
では、２つのレンズ７，８を通って、４分割フォトダイ
オード９に照射され、電気信号に変換される。４分割フ
ォトダイオード９上でのビーム形状から、被測定物４上
での焦点ずれを信号処理装置１０で測定し、対物レンズ
駆動機構６を動かして、焦点を合わせる。この時の対物
レンズ駆動機構の動きをｚ方向の変位（＝高さ）信号に
して、ステージ５をｘ，ｙ方向に走査して、被測定物４
の３次元形状を測定する。
【００１０】このように、上記実施例では、偏光を利用
して、被測定物に光を２回照射させている。したがっ
て、反射光の光軸を入射光の光軸に一致させることがで
き、被測定物が傾いていても、４分割フォトダイオード
上での光のスポット位置がずれることを低減できるた
め、測定誤差を低減できる。
して、被測定物に光を２回照射させている。したがっ
て、反射光の光軸を入射光の光軸に一致させることがで
き、被測定物が傾いていても、４分割フォトダイオード
上での光のスポット位置がずれることを低減できるた
め、測定誤差を低減できる。
【００１１】なお、上記実施例において、対物レンズの
光軸方向の動きを変位信号とはしないで、４分割フォト
ダイオードでの焦点ずれ信号を変位信号として測定する
ことによっても可能である。この場合、従来から使用さ
れている３次元形状測定器用の非接触プローブとして使
用することができる。つまり、このプローブを被測定物
に近づけていき、一定の距離になった時点で、変位信号
のゼロクロス信号からトリガ出力を出す。３次元測定器
では、トリガ信号によって、その時点でのスケールの値
を読むことで、表面形状を測定することができる。
光軸方向の動きを変位信号とはしないで、４分割フォト
ダイオードでの焦点ずれ信号を変位信号として測定する
ことによっても可能である。この場合、従来から使用さ
れている３次元形状測定器用の非接触プローブとして使
用することができる。つまり、このプローブを被測定物
に近づけていき、一定の距離になった時点で、変位信号
のゼロクロス信号からトリガ出力を出す。３次元測定器
では、トリガ信号によって、その時点でのスケールの値
を読むことで、表面形状を測定することができる。
【００１２】また、測定対象を光軸に対して垂直方向に
動かす方式ではなく、測定対象を固定しておいて、光学
系全体を光軸に垂直方向（ｘ−ｙ方向）に動かすことも
可能である。
動かす方式ではなく、測定対象を固定しておいて、光学
系全体を光軸に垂直方向（ｘ−ｙ方向）に動かすことも
可能である。
【００１３】
【考案の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本考案によれば、偏光を利用して、被測定物に光
を２回照射させることにより、反射光の光軸を入射光の
光軸に一致させている。したがって、被測定物が傾いて
いても、４分割フォトダイオード上での光のスポット位
置がずれることを低減できるため、測定精度を向上した
３次元形状測定装置を実現することができる。
うに、本考案によれば、偏光を利用して、被測定物に光
を２回照射させることにより、反射光の光軸を入射光の
光軸に一致させている。したがって、被測定物が傾いて
いても、４分割フォトダイオード上での光のスポット位
置がずれることを低減できるため、測定精度を向上した
３次元形状測定装置を実現することができる。
【図１】本考案の３次元形状測定装置の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】３次元形状測定装置の従来例である。
１ レーザ光源 ２ ビームスプリッタ ３ 対物レンズ ４ 被測定物 ５ ステージ ６ 対物レンズ駆動機構 ７ 凸レンズ ８ 円筒形レンズ ９ ４分割フォトダイオード １０ 信号処理装置 １１ 偏光ビームスプリッタ １２ １／４波長板 １３ 平面ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 入射光を２方向に分岐する光学部品と、 前記レーザ光源の出射光を測定対象に集光させるための
対物レンズと、 この対物レンズを光軸方向に動かす駆動部と、前記測定
対象からの第１の反射光が前記対物レンズを介して入射
される偏光ビ −ムスプリッタおよび１／４波長板と、 この偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板に入射さ
れた光を再び前記対物レンズを介して前記測定対象へ入
射させるための平面ミラ−と、 前記測定対象からの第２の反射光の拡がり角から前記対
物レンズの焦点誤差を検出して、対物レンズの位置に帰
還をかけて常に合焦状態にする焦点位置検出光学系と、 前記測定対象と前記光学系を光軸に対して垂直な面内で
相対的に移動させ、その変位を出力するステ−ジと、 前記対物レンズの光軸方向の変位および前記ステ−ジの
変位出力から前記測定対象の形状を求めて表示する信号
処理装置とを備えた構成としたことを特徴とする３次元
形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250292U JP2564799Y2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | ３次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250292U JP2564799Y2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | ３次元形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0592623U JPH0592623U (ja) | 1993-12-17 |
| JP2564799Y2 true JP2564799Y2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=12360770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250292U Expired - Fee Related JP2564799Y2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | ３次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564799Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118129055B (zh) * | 2024-04-30 | 2024-08-09 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种用于航空零部件轮廓的线激光扫描装置及扫描方法 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP3250292U patent/JP2564799Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0592623U (ja) | 1993-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971028 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323115 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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