JP2926777B2 - 形状計測装置 - Google Patents
形状計測装置Info
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- JP2926777B2 JP2926777B2 JP23093789A JP23093789A JP2926777B2 JP 2926777 B2 JP2926777 B2 JP 2926777B2 JP 23093789 A JP23093789 A JP 23093789A JP 23093789 A JP23093789 A JP 23093789A JP 2926777 B2 JP2926777 B2 JP 2926777B2
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- Japan
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- camera
- measured
- laser light
- optical element
- shape measuring
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は形状計測装置に関し、被測定物に反射された
レーザ光の干渉縞を観察してカメラの焦点を合わせなが
ら、被測定物の表面形状を正確に計測するようにしたも
のである。
レーザ光の干渉縞を観察してカメラの焦点を合わせなが
ら、被測定物の表面形状を正確に計測するようにしたも
のである。
（従来の技術） 第４図は従来の形状計測装置を示すものであって、10
1はレーザ装置、102はプリズム、103はカメラ、104はPS
Dのような形状計測素子である。
1はレーザ装置、102はプリズム、103はカメラ、104はPS
Dのような形状計測素子である。
このものは、被測定物105に反射されたレーザ光を、
カメラ103の焦点からの変位として形状計測素子104によ
り検出することにより、被測定物105の表面形状を計測
するようになっている。
カメラ103の焦点からの変位として形状計測素子104によ
り検出することにより、被測定物105の表面形状を計測
するようになっている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、レーザ装置101から照射されたレーザ光の
光束を絞ることには限界があるが（一般にはΦ＝100ミ
クロン程度まで絞るのが限界）、被測定物105の表面が
フラットの場合、形状計測素子104に入射するレーザ光
の分布は、第５図実線Ｍのようにガウス分布になり、光
束によって生じる電圧VA,VBから、被測定物105の表面位
置を算出する。
光束を絞ることには限界があるが（一般にはΦ＝100ミ
クロン程度まで絞るのが限界）、被測定物105の表面が
フラットの場合、形状計測素子104に入射するレーザ光
の分布は、第５図実線Ｍのようにガウス分布になり、光
束によって生じる電圧VA,VBから、被測定物105の表面位
置を算出する。
ところが、例えば被測定物105の表面に微小な凹凸ｅ
があって、レーザ光の光束の一部がこの凹凸ｅに強く鏡
面反射されて、その反射光Ｋが形状計測素子104に入射
すると、入射光の分布は破線Ｎで示す偏位分布となり、
測定誤差を生じることとなる。
があって、レーザ光の光束の一部がこの凹凸ｅに強く鏡
面反射されて、その反射光Ｋが形状計測素子104に入射
すると、入射光の分布は破線Ｎで示す偏位分布となり、
測定誤差を生じることとなる。
そこで本発明は、微小な凹凸のある被測定物の形状を
正確に測定することができる計測手段を提供することを
目的とする。
正確に測定することができる計測手段を提供することを
目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、レーザ装置と、このレーザ装置から照射さ
れたレーザ光を被測定物へ向って反射させる光学素子
と、被測定物の斜上方にあって被測定物の表面に斜上方
へ反射されたレーザ光を上記光学素子を透過させずに直
接入射させて検出することにより、被測定物の形状を計
測する形状計測素子と、被測定物に反射されたレーザ光
を観察するカメラとを一体的に組み付けた光学ユニット
と、このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記
カメラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距
離調整装置を作動させる制御装置とを備え、上記光学素
子が、上記カメラにより干渉縞を観察すべく、上記被測
定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与する光学素
子であって、表裏両面に反射面を有する透明板から成
り、この透明板を斜設し、この透明板へ向って上記レー
ザ装置がレーザ光を側方から照射するとともに、この透
明板を上方へ透過したレーザ光を上記カメラで観察する
ようにしたことを特徴とする形状計測装置である。
れたレーザ光を被測定物へ向って反射させる光学素子
と、被測定物の斜上方にあって被測定物の表面に斜上方
へ反射されたレーザ光を上記光学素子を透過させずに直
接入射させて検出することにより、被測定物の形状を計
測する形状計測素子と、被測定物に反射されたレーザ光
を観察するカメラとを一体的に組み付けた光学ユニット
と、このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記
カメラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距
離調整装置を作動させる制御装置とを備え、上記光学素
子が、上記カメラにより干渉縞を観察すべく、上記被測
定物に照射されるレーザ光に光路長差を付与する光学素
子であって、表裏両面に反射面を有する透明板から成
り、この透明板を斜設し、この透明板へ向って上記レー
ザ装置がレーザ光を側方から照射するとともに、この透
明板を上方へ透過したレーザ光を上記カメラで観察する
ようにしたことを特徴とする形状計測装置である。
（作用） 上記構成において、正常（フラット）な表面にレーザ
光を照射した場合に、カメラにより観察される干渉縞
を、マスター干渉縞として予め制御装置に記憶させてお
く。そして被測定物にレーザ光を照射して、その干渉縞
をカメラにより観察しながら、形状計測素子により被測
定物の表面形状を計測するが、その干渉縞がマスター干
渉縞と一致しないときは、一致するように距離調整装置
を作動させて、カメラの焦点を調整する。
光を照射した場合に、カメラにより観察される干渉縞
を、マスター干渉縞として予め制御装置に記憶させてお
く。そして被測定物にレーザ光を照射して、その干渉縞
をカメラにより観察しながら、形状計測素子により被測
定物の表面形状を計測するが、その干渉縞がマスター干
渉縞と一致しないときは、一致するように距離調整装置
を作動させて、カメラの焦点を調整する。
（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は形状計測装置の斜視図であって、Ａは光学ユ
ニットであり、CCDカメラのような輝度のコントラスト
を観察できるカメラ１と、その下部に一体的に組み付け
られた鏡筒２とを備えている。鏡筒２の側部には、レー
ザ光を照射する半導体レーザ装置３が収納されており、
カメラ１及びレーザ装置３と光学的に同軸的な位置に、
光学素子４が設けられている。第２図において、この光
学素子４は、ガラス板のような透明板4aの表裏両面に、
反射板4b,4cをコーティングして形成されている。この
透明板4aの厚さは、例えば0.5mm程度である。この反射
面4b,4cは、光の一部を反射させ、また一部を透過する
ハーフミラーである。第２図に示すように、光学素子４
は45゜の角度で斜設されており、レーザ装置３はレーザ
光を側方から光学素子４に照射する。また光学素子４を
上方へ透過したレーザ光は上方のカメラ１に入射する。
ニットであり、CCDカメラのような輝度のコントラスト
を観察できるカメラ１と、その下部に一体的に組み付け
られた鏡筒２とを備えている。鏡筒２の側部には、レー
ザ光を照射する半導体レーザ装置３が収納されており、
カメラ１及びレーザ装置３と光学的に同軸的な位置に、
光学素子４が設けられている。第２図において、この光
学素子４は、ガラス板のような透明板4aの表裏両面に、
反射板4b,4cをコーティングして形成されている。この
透明板4aの厚さは、例えば0.5mm程度である。この反射
面4b,4cは、光の一部を反射させ、また一部を透過する
ハーフミラーである。第２図に示すように、光学素子４
は45゜の角度で斜設されており、レーザ装置３はレーザ
光を側方から光学素子４に照射する。また光学素子４を
上方へ透過したレーザ光は上方のカメラ１に入射する。
５はブラケット６により鏡筒２に一体的に組み付けら
れたケースであって、その内部にはPSDのような形状計
測素子７が収納されている。8,9は集光素子である。
れたケースであって、その内部にはPSDのような形状計
測素子７が収納されている。8,9は集光素子である。
第１図において、Ｂは上記光学ユニットＡを昇降させ
て、カメラ１の焦点、すなわち被測定物までの距離を調
整する距離調整装置であって、垂直テーブル11と、垂直
テーブル11の前面に昇降自在に装置されたスライダ12
と、モータMZを有している。上記カメラ１はスライダ12
に固着されており、モータMZが駆動すると、光学ユニッ
トＡは昇降し、カメラ１の位置を調整する。
て、カメラ１の焦点、すなわち被測定物までの距離を調
整する距離調整装置であって、垂直テーブル11と、垂直
テーブル11の前面に昇降自在に装置されたスライダ12
と、モータMZを有している。上記カメラ１はスライダ12
に固着されており、モータMZが駆動すると、光学ユニッ
トＡは昇降し、カメラ１の位置を調整する。
Ｃは上記光学ユニットＡの下方に設けられたXYテーブ
ルであって、Ｘテーブル15、Ｙテーブル16、及びそれぞ
れの駆動用モータMX,MYから構成されており、その上面
にセットされた被測定物ＰをXY方向に移動させる。Ｄは
コンピュータのような制御装置であって、上記カメラ
１、形状計測素子７、各モータMX,MY,MZ等は、この制御
装置Ｄに接続されている。
ルであって、Ｘテーブル15、Ｙテーブル16、及びそれぞ
れの駆動用モータMX,MYから構成されており、その上面
にセットされた被測定物ＰをXY方向に移動させる。Ｄは
コンピュータのような制御装置であって、上記カメラ
１、形状計測素子７、各モータMX,MY,MZ等は、この制御
装置Ｄに接続されている。
レーザ装置３から照射されたレーザ光は、光学素子４
の２つの反射面4b,4cに反射されて被測定物ｐの表面に
入射し、この表面に乱反射されたレーザ光の一部は形状
計測素子７に入射し、またその一部は上方へ反射されて
光学素子４を透過し、カメラ１に観察される。この場
合、第２図に示すように、レーザ光の一部は被測定物Ｐ
の表面に斜上方へ反射され、光学素子４を透過せずに形
状記憶素子７に直接入射して検出される。ここで、光学
素子４は２つの反射面4b,4cを有しているので、両反射
面4b,4cに反射される光には、光学素子４の厚さに基く
光路長差Ｌが生じ、この位相差のために、カメラ１に
は、第３図に示すような干渉縞が観察されるが、後述す
るように本手段は、カメラ１から送られる干渉縞の画像
データに基いて、カメラ１の焦点を合わせるべく、上記
距離調整装置Ｂを作動させて、光学ユニットＡを昇降さ
せるようになっている。
の２つの反射面4b,4cに反射されて被測定物ｐの表面に
入射し、この表面に乱反射されたレーザ光の一部は形状
計測素子７に入射し、またその一部は上方へ反射されて
光学素子４を透過し、カメラ１に観察される。この場
合、第２図に示すように、レーザ光の一部は被測定物Ｐ
の表面に斜上方へ反射され、光学素子４を透過せずに形
状記憶素子７に直接入射して検出される。ここで、光学
素子４は２つの反射面4b,4cを有しているので、両反射
面4b,4cに反射される光には、光学素子４の厚さに基く
光路長差Ｌが生じ、この位相差のために、カメラ１に
は、第３図に示すような干渉縞が観察されるが、後述す
るように本手段は、カメラ１から送られる干渉縞の画像
データに基いて、カメラ１の焦点を合わせるべく、上記
距離調整装置Ｂを作動させて、光学ユニットＡを昇降さ
せるようになっている。
本装置は上記のような構成より成り、次に計測方法を
説明する。
説明する。
被測定物Ｐの形状を計測するに先立ち、正常（フラッ
ト）な表面にレーザ光を照射した場合に、カメラ１に観
察された干渉縞をマスター干渉縞として制御装置Ｄに記
憶させておく。この干渉縞は、輝度の高低のデータとし
て制御装置Ｄに記憶される。
ト）な表面にレーザ光を照射した場合に、カメラ１に観
察された干渉縞をマスター干渉縞として制御装置Ｄに記
憶させておく。この干渉縞は、輝度の高低のデータとし
て制御装置Ｄに記憶される。
次いで、XYテーブルＣにセットされた被測定物Ｐにレ
ーザ光を照射し、被測定物Ｐに反射されたレーザ光の干
渉縞をカメラ１により観察しながら、被測定物Ｐに乱反
射されたレーザ光を形状計測素子７により検出して、そ
の表面形状をカメラ１の焦点からの変位として測定す
る。この干渉縞が、上記マスター干渉縞と一致している
ときは、カメラ１の焦点は正常であり、形状計測素子７
の出力に基いて、被測定物Ｐの表面形状が制御装置Ｄに
より演算される。
ーザ光を照射し、被測定物Ｐに反射されたレーザ光の干
渉縞をカメラ１により観察しながら、被測定物Ｐに乱反
射されたレーザ光を形状計測素子７により検出して、そ
の表面形状をカメラ１の焦点からの変位として測定す
る。この干渉縞が、上記マスター干渉縞と一致している
ときは、カメラ１の焦点は正常であり、形状計測素子７
の出力に基いて、被測定物Ｐの表面形状が制御装置Ｄに
より演算される。
被測定物Ｐの表面に、凹凸が存在すると、カメラ１の
焦点が狂い、計測誤差を生じるが、この場合、焦点位置
が変わったことから、カメラ１により観察される干渉縞
は、マスター干渉縞と差異を生じるので、この干渉縞が
マスター干渉縞と一致するように、モータMZを駆動して
光学ユニットＡを昇降させることにより、カメラ１の焦
点を合わせたうえで、形状計測素子７の出力を読取る。
焦点が狂い、計測誤差を生じるが、この場合、焦点位置
が変わったことから、カメラ１により観察される干渉縞
は、マスター干渉縞と差異を生じるので、この干渉縞が
マスター干渉縞と一致するように、モータMZを駆動して
光学ユニットＡを昇降させることにより、カメラ１の焦
点を合わせたうえで、形状計測素子７の出力を読取る。
このように本手段は、干渉縞を観察してカメラ１の焦
点を合わせながら、形状計測素子７の出力を読取るよう
にしているので、被測定物Ｐの形状をきわめて精密に測
定することができる。
点を合わせながら、形状計測素子７の出力を読取るよう
にしているので、被測定物Ｐの形状をきわめて精密に測
定することができる。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、カメラにより干
渉縞を観察しながら、カメラの焦点を合わせて、被測定
物の形状を正確に測定することができる。
渉縞を観察しながら、カメラの焦点を合わせて、被測定
物の形状を正確に測定することができる。
図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は形状
計測装置の斜視図、第２図は断面図、第３図は干渉縞の
平面図、第４図は従来の形状計測装置の側面図、第５図
は形状計測素子の側面図である。 Ａ……光学ユニット Ｂ……距離調整装置 Ｄ……制御装置 Ｐ……被測定物 １……カメラ ３……レーザ装置 ４……光学素子 ７……形状計測素子
計測装置の斜視図、第２図は断面図、第３図は干渉縞の
平面図、第４図は従来の形状計測装置の側面図、第５図
は形状計測素子の側面図である。 Ａ……光学ユニット Ｂ……距離調整装置 Ｄ……制御装置 Ｐ……被測定物 １……カメラ ３……レーザ装置 ４……光学素子 ７……形状計測素子
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ装置と、このレーザ装置から照射さ
れたレーザ光を被測定物へ向って反射させる光学素子
と、被測定物の斜上方にあって被測定物の表面に斜上方
へ反射されたレーザ光を上記光学素子を透過させずに直
接入射させて検出することにより、被測定物の形状を計
測する形状計測素子と、被測定物に反射されたレーザ光
を観察するカメラとを一体的に組み付けた光学ユニット
と、このカメラの被測定物までの距離調整装置と、上記
カメラから送られた干渉縞の画像データに基いて上記距
離調整装置を作動させる制御装置とを備え、 上記光学素子が、上記カメラにより干渉縞を観察すべ
く、上記被測定物に照射されるレーザ光に光路長差を付
与する光学素子であって、表裏両面に反射面を有する透
明板から成り、この透明板を斜設し、この透明板へ向っ
て上記レーザ装置がレーザ光を側方から照射するととも
に、この透明板を上方へ透過したレーザ光を上記カメラ
で観察するようにしたことを特徴とする形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23093789A JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23093789A JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394106A JPH0394106A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2926777B2 true JP2926777B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16915638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23093789A Expired - Fee Related JP2926777B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926777B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100371061B1 (ko) * | 1999-12-17 | 2003-02-05 | 주식회사 바이오월드 | 신발용 인솔의 제조방법 |
| JPWO2015022851A1 (ja) * | 2013-08-15 | 2017-03-02 | 富士通株式会社 | 光干渉法を用いた計測装置及び光干渉法を用いた計測方法 |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP23093789A patent/JP2926777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0394106A (ja) | 1991-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |