JP6730483B2 - 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)
- 測定プローブと、測定プローブ先端部と、を備える距離測定装置であって、
前記測定プローブは、
前記測定プローブ先端部に出射する測定光の偏光を制御する偏光状態制御部と、
前記測定プローブ先端部を回転させる回転機構と、
を備え、
前記測定プローブ先端部は、
光路切り替え素子、
を備え、
前記光路切り替え素子は、
前記測定光の前記偏光に基づいて前記測定プローブ先端部の外部へ前記測定光を照射する方向を切り替え、
前記測定光が対象物にて反射又は散乱した光を取り込む、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1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る、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1又は2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り、
前記偏光状態制御部は、波長板である、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項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は、前記測定プローブに対して着脱可能である、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項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は、
前記測定光の光路上に配置された集光レンズ、
を備える、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1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と交換可能な交換用測定プローブ先端部、
を備え、
前記測定プローブ先端部及び前記交換用測定プローブ先端部は、前記測定プローブに対して着脱可能であり、
前記測定プローブ先端部と前記交換用測定プローブ先端部とは、長さが異なる、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1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と交換可能な交換用測定プローブ先端部、
を備え、
前記測定プローブ先端部及び前記交換用測定プローブ先端部は、前記測定プローブに対して着脱可能であり、
前記測定プローブ先端部は、
前記測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、第1の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備え、
前記交換用測定プローブ先端部は、
前記交換用測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、前記第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備える、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の距離測定装置と、移動機構と、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、
前記移動機構は、前記距離測定装置と前記対象物との相対位置を制御する、
ことを特徴とする立体形状測定装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の距離測定装置と、移動機構と、演算部と、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、
前記移動機構は、前記距離測定装置と前記対象物との相対位置を制御し、
前記演算部は、
前記光路切り替え素子の回転角度を制御し、
前記回転角度に同期して前記偏光状態制御部を制御し、
前記移動機構を制御し、
前記回転角度と、前記偏光状態制御部の制御状態と、前記移動機構の制御状態と、に基づいて前記対象物の立体形状を測定する、
ことを特徴とする立体形状測定装置。 - 請求項9に記載の立体形状測定装置であって、
前記測定プローブ先端部と交換可能な交換用測定プローブ先端部、
を備え、
前記測定プローブ先端部及び前記交換用測定プローブ先端部は、前記測定プローブに対して着脱可能であり、
前記測定プローブ先端部は、
前記測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、第1の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備え、
前記交換用測定プローブ先端部は、
前記交換用測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、前記第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備える、
ことを特徴とする立体形状測定装置。 - 請求項9に記載の立体形状測定装置であって、
前記測定プローブ先端部と交換可能な交換用測定プローブ先端部、
を備え、
前記測定プローブ先端部及び前記交換用測定プローブ先端部は、前記測定プローブに対して着脱可能であり、
前記測定プローブ先端部と前記交換用測定プローブ先端部とは、長さが異なる、
ことを特徴とする立体形状測定装置。 - 測定プローブと、測定プローブ先端部と、を備える距離測定装置であって、
前記測定プローブ先端部と交換可能な交換用測定プローブ先端部、
を備え、
前記測定プローブは、
前記測定プローブ先端部を回転させる回転機構、
を備え、
前記測定プローブ先端部は、
前記測定プローブより受光した測定光の受光方向を変更して測定プローブ先端部の外部に射出する光路変更素子と、
前記測定光の光路上に配置された集光レンズと、
を備え、
前記測定プローブ先端部及び前記交換用測定プローブ先端部は、前記測定プローブに対して着脱可能であり、
前記測定プローブ先端部は、
前記測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、第1の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備え、
前記交換用測定プローブ先端部は、
前記交換用測定プローブ先端部の外部へ照射された前記測定光を、前記第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離に集光させる集光レンズ、
を備える、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項12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と前記交換用測定プローブ先端部とは、長さが異なる、
ことを特徴とする距離測定装置。 - 請求項12または13に記載の距離測定装置と、移動機構と、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、
前記移動機構は、前記距離測定装置と前記対象物との相対位置を制御する、
ことを特徴とする立体形状測定装置。
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