JP6513846B2 - 距離測定装置、及び立体形状測定装置。 - Google Patents
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Description
回転機構162により回転する光路切り替え素子163の反射方向をγとすると、γ=2β−αを保つように(即ち、β=(γ+α)/2となるように)偏光状態制御部165を制御することで、第1の方向300aに進行する光による測定を行うことができる。また、γ=2β−α+π/2を保つように(即ち、β=(γ+α)/2−π/4となるように)偏光状態制御部165を制御することで、第2の方向300bに進行する光による測定を行うことができる。
図12は、第1の実施形態における各光学素子の絶対的な角度の関係を説明する図である。例えば、偏光状態制御部165として1/2波長板305、光路切り替え素子163として偏光ビームスプリッター180を用いる。1/2波長板305に入射する直線偏光の振動方向の角度をα、1/2波長板305の主軸の方向をβとすると、出射する直線偏光の振動方向の角度は2β−αとなる。なお、角度αおよびβ、さらに後述する角度γは、第1の方向300a(座標軸zと平行)に直交する座標軸xを基準とした絶対的な回転角度とする。
回転機構162により回転する偏光ビームスプリッター180が光を反射させる方向の角度をγとする。ここでγは、角速度ωと時間tと初期角度γ0を用いることでγ=ωt+γ0と表現することができる。このとき、γ=2β−αを保つように(即ち、β=(γ+α)/2となるように)1/2波長板305を制御することで、第1の方向300aに進行する光による測定を行うことができる(図12(A))。また、γ=2β−α+π/2を保つように(即ち、β=(γ+α)/2−π/4となるように)1/2波長板305を制御することで、第2の方向300bに進行する光による測定を行うことができる(図12(B))。
図13は、第1の実施形態における各光学素子の相対的な角度の関係を説明する図である。ここでは、測定光の振動方向角度と、1/2波長板の主軸の角度と、光路切り替え素子163の相対的な角度の関係について説明する。例えば、偏光状態制御部165として1/2波長板305、光路切り替え素子163として偏光ビームスプリッター180を用いる。偏光ビームスプリッター180は、入射面309に平行な振動方向を持つ直線偏光を透過(即ち第1の方向300aの方向に出射)し、入射面309に対してπ/2の角度を成す振動方向を持つ直線偏光を反射(即ち第2の方向300bの方向に出射)する。1/2波長板305は、入射する直線偏光の振動方向が1/2波長板305の主軸と成す角度の2倍分、直線偏光の振動方向を傾けて出射する。
ここで、入射面309が、1/2波長板305に入射する第1の測定光振動方向306aに対して相対角度θの傾きを持っている場合を考える。
図13(A)に示すように、測定光を第1の方向300aに照射する場合には、1/2波長板305の主軸308が、1/2波長板305に入射する第1の測定光振動方向306aに対してθ/2の角度を保つように1/2波長板305を制御することで、1/2波長板305から出射する測定光振動方向307が入射面309に対して平行を保つようにする。
また、図13(B)に示すように、測定光を第2の方向300bに照射する場合には、1/2波長板305の主軸308が、1/2波長板305に入射する第1の測定光振動方向306aに対してθ/2+π/4の角度を保つように1/2波長板305を制御することで、1/2波長板305から出射する測定光振動方向307が入射面309に対してπ/2の角度を保つようにする。
Claims (14)
- 測定光を出力する発光部と、
前記発光部から出力された測定光の偏光を制御する偏光状態制御部と、
前記偏光状態制御部により制御された前記測定光を選択的に射出する光路切り替え素子と、を備え、
前記偏光状態制御部は、前記光路切り替え素子から複数方向に向かって前記測定光を射出するように偏光を制御し、
前記光路切り替え素子は、対象物までの距離の測定に用いる反射光であって、該光路切り替え素子から射出した前記測定光の前記対象物に対する前記反射光を取り込む距離測定装置であって、
前記光路切り替え素子は、前記測定光を透過させることにより第1の方向に前記測定光を射出するとともに、前記測定光を反射させることにより前記第1の方向と略直角をなす第2の方向に前記測定光を射出し、
前記第1の方向と平行な回転軸周りに前記光路切り替え素子を回転させる回転機構を備えることを特徴とする、距離測定装置。 - 測定光を出力する発光部と、
前記発光部から出力された測定光の偏光を制御する偏光状態制御部と、
前記偏光状態制御部により制御された前記測定光を選択的に射出する光路切り替え素子と、を備え、
前記偏光状態制御部は、前記光路切り替え素子から複数方向に向かって前記測定光を射出するように偏光を制御し、
前記光路切り替え素子は、対象物までの距離の測定に用いる反射光であって、該光路切り替え素子から射出した前記測定光の前記対象物に対する前記反射光を取り込む距離測定装置であって、
焦点の合う波長の前記反射光を検出することにより前記距離を測定する距離演算部を備えることを特徴とする、距離測定装置。 - 距離測定装置と移動機構を備え、対象物の立体的な形状を測定する立体形状測定装置であって、
前記距離測定装置は、
測定光を出力する発光部と、
前記発光部から出力された測定光の偏光を制御する偏光状態制御部と、
前記偏光状態制御部により制御された前記測定光を選択的に射出する光路切り替え素子と、を備え、
前記偏光状態制御部は、前記光路切り替え素子から複数方向に向かって前記測定光を射出するように偏光を制御し、
前記光路切り替え素子は、対象物までの距離の測定に用いる反射光であって、該光路切り替え素子から射出した前記測定光の前記対象物に対する前記反射光を取り込み、
前記移動機構は、前記光路切り替え素子を縦方向、横方向、及び奥行方向を含む多方向へ移動させる
ことを特徴とする、立体形状測定装置。 - 測定光を出力する発光部と、
前記発光部から出力された測定光の偏光を制御する偏光状態制御部と、
前記偏光状態制御部により制御された前記測定光を選択的に射出する光路切り替え素子と、を備え、
前記偏光状態制御部は、前記光路切り替え素子から複数方向に向かって前記測定光を射出するように偏光を制御し、
前記光路切り替え素子は、対象物までの距離の測定に用いる反射光であって、該光路切り替え素子から射出した前記測定光の前記対象物に対する前記反射光を取り込む距離測定装置であって、
前記光路切り替え素子と、前記光路切り替え素子の前又は後ろに配置された集光レンズとが設けられた測定プローブ先端部を備え、
前記測定プローブ先端部は、前記距離測定装置に対して着脱交換可能であることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項1、2、及び4のいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記偏光状態制御部は、前記測定光の偏光方向を変化させ、
前記光路切り替え素子は、偏光方向の変化に応じて選択的に前記測定光を射出することを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項1、2、及び4のいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記光路切り替え素子は、偏光ビームスプリッター、又は複屈折プリズムとミラーとの組合せであることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項1、2、及び4のいずれか一項 に記載の距離測定装置であって、
前記発光部から出力された前記測定光の偏光方向を切り替えて前記偏光状態制御部に出力する偏光切り替え部を備え、
前記偏光状態制御部は、前記偏光切り替え部から出力された前記測定光の偏光方向を変化させ、
前記光路切り替え素子は、偏光方向の変化に応じて選択的に前記測定光を射出することを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項7に記載の距離測定装置であって、
前記偏光状態制御部は、1/2波長板であり、
前記1/2波長板の主軸の角度は、前記光路切り替え素子の入射面に対して所定の角度を保つように制御されており、
前記偏光切り替え部は、前記測定光の偏光方向のπ/2回転を切り替えることにより、前記偏光状態制御部から出力される前記測定光の偏光方向を変化させることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項8に記載の距離測定装置であって、
前記1/2波長板の主軸の角度を制御する駆動部と、
前記光路切り替え素子の前記入射面の角度を回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項1、2、及び4のいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記光路切り替え素子の後ろに、前記測定光が射出される複数方向に対応して複数の集光レンズを備え、
前記各集光レンズは、前記測定光を所定の焦点距離に集光することを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項10に記載の距離測定装置であって、
前記各集光レンズはそれぞれ異なる焦点距離を有することを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項4に記載の距離測定装置であって、
前記測定プローブ先端部を回転させる回転機構を備えることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項4又は12に記載の距離測定装置であって、
前記集光レンズが受光する測定光は平行光であることを特徴とする、距離測定装置。 - 請求項4、12、及び13のいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記距離測定装置に対して着脱交換可能な交換用測定プローブ先端部を備え、
前記交換用測定プローブ先端部の長さ、又は前記交換用測定プローブ先端部が備える前記集光レンズの焦点距離は、前記測定プローブ先端部と異なることを特徴とする、距離測定装置。
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