JP5579109B2 - エッジ検出装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の一態様におけるエッジ検出装置は、被測定物の測定面にて高低差を有するエッジを、測定面に光ビームを照射しながら測定面をスキャンすることで検出するエッジ検出装置であって、光源及び対物レンズを有し、光源からの光を対物レンズを介して上記測定面に集光する投光系と、投光系から照射された光ビームの測定面での反射光を受光位置まで導き集光させ、かつ上記投光系における被測定物に対する集光位置と上記受光位置との間に結像関係を有する光学系を含むとともに、上記受光位置に複数の検出部を設置した分割光検出器を含む受光系と、投光系の光ビームの照射方向に対して直交する方向へ投光系と被測定物とを相対的に移動させる第1駆動装置と、投光系と被測定物とを上記照射方向に相対的に移動させる第2駆動装置と、上記分割光検出器に電気的に接続され、第2駆動装置により測定面と投光系との間の距離を変化させて行うそれぞれのスキャンによって分割光検出器から得られる複数の出力信号の中から最大振幅を有する信号を検出して、測定面に対する投光系の合焦位置を決定するフォーカス検出部と、得られた合焦位置に投光系を配置して上記測定面に対して行うスキャンにより、上記分割光検出器の複数の検出部から供給される振幅強度信号の出力強度差から測定面のエッジを検出するエッジ検出部と、を備えたことを特徴とする。
図1には、本発明の実施の形態1におけるエッジ検出装置101の概略構成が示されている。エッジ検出装置101は、特に、荒れた散乱面つまり粗面を有する金属製の被測定物6の粗面におけるエッジを、粗面に照射したレーザ光の反射光を用いて検出する装置である。ここでエッジとは、既に説明した、金属面において高度差を有する段の境界をいう。また、エッジ検出装置101は、放電加工や切削加工、研削加工等において被加工物の形状を計測するために使用可能である。尚、エッジ検出装置101の被測定物6は、粗面を有する金属製の測定物に限定されるものではなく、エッジ検出装置101は、勿論、荒れた散乱面ではない鏡面状の被測定物に対しても適用可能である。
説明の都合上、まず、被測定物上面における光ビームの照射位置の変化によって、光ビームの反射率及び散乱放射角特性が変わらない場合について考察する。具体的には、散乱のない鏡面、もしくは紙などの被測定物上面の粗面構造が光の波長構造以下である表面などが挙げられる。尚、このような表面を有する被測定物について、被測定物6と区別するため、ここの説明箇所では、非粗面測定物と記す。
上では非粗面測定物を例に説明したが、エッジ検出装置101は、被測定物上面が粗面である金属の場合でもフォーカス調整が可能である。これについても以下に説明する。
投光系110に対して、集光スポット52が最小となる位置に被測定物6の測定面6aがあるとき、「投光系はフォーカス調整されている」と呼ぶことにする。同様に、被測定物6の測定面6aと、光検出器8とが結像関係にあるとき、「受光系がフォーカス調整されている」と呼ぶことにする。本実施の形態では、上述したように、光検出器(4分割フォトダイオード)8の受光面の位置は、投光系110からの光ビームが集光する位置と結像関係にあるように調整されているので、投光系110がフォーカス調整されていると、受光系120もフォーカス調整されていることになる。このように、投光系110と受光系120とがともにフォーカス調整されている状態を、「投受光系がフォーカス調整されている」と呼ぶことにする。
投受光系がフォーカス調整されている状態で、図8aに示すような断面を持つ被測定物6の測定面6aをスキャンしたときの信号I(A)、I(B)を図8bに示し、この差信号I(A)−I(B)を図8cに示す。図8cにおける両端のピークを与える位置Xが被測定物6の両端のエッジ位置に相当する。このエッジ位置を元に、被測定物6の寸法測定を行うことができる。
実施の形態1では、上述したように、第2駆動装置140によって投光系110の合焦動作を行い、即ち、被測定物6の測定面6aにおける集光スポット52が最小の状態において、エッジ検出用のスキャンを行っている。これに対し、本実施形態2のエッジ検出装置102は、合焦後、意図的に集光スポット52の測定面6aでの大きさを変化させてデフォーカスしてスキャンを行う。図9a及び図9bに示すように、このためのデフォーカス機構170を、エッジ検出装置102はさらに備える。尚、エッジ検出装置102におけるその他の構成は、エッジ検出装置101の構成に同じである。よって、以下では、デフォーカス機構170に関する部分についてのみ説明を行う。
即ち、投光系110が合焦位置にあるときには、図8bに示すように、受光強度には鋭いピークが見られるが、デフォーカス機構170によって投光系110の集光スポット52を大きくすることで、光照射領域内の各点の反射信号を積分した信号が光検出器8で検出されることになる。よって、被測定物6の測定面6aの位置の違いによる反射信号のゆらぎが小さくなり、図10aに示すように、受光強度は、なだらかなピークとなる。信号I(A)、I(B)の各波形は、なだらかになるが、信号I(A)と信号I(B)とは、被測定物6の移動方向において左右に分離されたままであるので、図10bに示すように、差信号I(A)−I(B)は、エッジ位置で大きなピークが発現する。このように、デフォーカス機構170により、金属粗面によるノイズを低減し、エッジ検出精度を向上させることができる。
上述の実施の形態2では、投光系110からの集光スポット52を拡大させる手法として、上述したようにデフォーカス機構170を設け、投光系110における光学系の素子間隔を変える手法を採った。
これに対し図12に示すように、本実施の形態3のエッジ検出装置103では、投光系110及び受光系120におけるフォーカス状態を維持した状態で集光スポット52を拡大させるために、開口径が可変である絞り機構60を設ける。絞り機構60は、投光系110の光路中に光線束を制限する絞りを有し、これにより実施の形態2の場合と同様の効果を得ることができる。即ち、絞りを小さくしぼることにより生じる回折の効果によって、投光系110からの集光スポット52を大きくするものである。
本実施の形態4では、図13に示すように、例えばワイヤ加工放電等における加工液11内に配置した被測定物6に対して適用可能なエッジ検出装置104について説明する。
エッジ検出装置104は、上述した実施の形態1から3におけるエッジ検出装置101〜103に対して防液構造180をさらに備えた構造である。尚、図13では、例えば図1に示すエッジ検出装置101に防液構造180をさらに備えた構成例を示している。また、エッジ検出装置が投光系110と受光系120とで対物レンズ5を共用しない構成を採る場合には、投光系110では対物レンズ5の出射側に、受光系120では対物レンズ5の入射側に、それぞれ防液構造180を備える構成を採ることができる。
このように構成されるエッジ検出装置104によれば、実施の形態1〜3で述べた効果に加えて、以下の効果をさらに得ることができる。
101〜104 エッジ検出装置、
110 投光系、120 受光系、130 第1駆動装置、140 第2駆動装置、
150 フォーカス検出部、160 エッジ検出部、170 デフォーカス機構、
180 防液機構、181 窓。
Claims (6)
- 被測定物の測定面にて高低差を有するエッジを、上記測定面に光ビームを照射しながらこの測定面をスキャンすることで検出するエッジ検出装置であって、
光源及び対物レンズを有し、上記光源からの光を上記対物レンズを介して上記測定面に集光する投光系と、
上記投光系から照射された光ビームの上記測定面での反射光を受光位置まで導き集光させ、かつ上記投光系における被測定物に対する集光位置と上記受光位置との間に結像関係を有する光学系を含むとともに、上記受光位置に複数の検出部を設置した分割光検出器を含む受光系と、
上記投光系の光ビームの照射方向に対して直交する方向へ上記投光系と被測定物とを相対的に移動させる第1駆動装置と、
上記投光系と被測定物とを上記照射方向に相対的に移動させる第2駆動装置と、
上記分割光検出器に電気的に接続され、上記第2駆動装置により上記測定面と上記投光系との間の距離を変化させて、上記第1駆動装置による被測定物の上記測定面のスキャンを行うことによって上記分割光検出器から得られる複数の出力信号の中から最大振幅を有する信号を検出して、上記測定面に対する上記投光系の合焦位置を決定するフォーカス検出部と、
得られた合焦位置に上記投光系を配置して上記測定面に対して行う上記スキャンにより、上記分割光検出器の複数の検出部から供給される振幅強度信号の出力強度差から上記測定面のエッジを検出するエッジ検出部と、
を備えたことを特徴とするエッジ検出装置。 - 上記投光系から照射された光ビームの上記測定面における光スポットを拡大させるデフォーカス機構を上記投光系に備えた、請求項1記載のエッジ検出装置。
- 上記デフォーカス機構は、上記投光系における光源から対物レンズまでに配置された光学素子の間隔を変更する機構である、請求項2記載のエッジ検出装置。
- 上記光スポットを拡大させる機構は、上記投光系における光源から対物レンズまでの光路に設けた、開口径が可変の絞り機構である、請求項2記載のエッジ検出装置。
- 上記受光系は、上記投光系における対物レンズを共用し、上記投光系と上記受光系との光路を分離するビームスプリッタを、上記受光系において上記対物レンズの出射側に備えた、請求項1から4のいずれか1項に記載のエッジ検出装置。
- 上記投光系及び上記受光系と被測定物との間に配置され、投光系から測定面へ照射される光ビーム及び上記測定面から受光系へ入射する反射光が透過する窓を有する防液構造をさらに備え、加工液内に配置した上記被測定物に対して上記防液構造を介して上記投光系及び上記受光系はエッジ検出を行う、請求項1から5のいずれか1項に記載のエッジ検出装置。
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JP2004212333A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Mitsutoyo Corp | 非接触3次元測定方法及び装置 |
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