JPH04283608A - 表面形状測定用光学装置 - Google Patents
表面形状測定用光学装置Info
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- JPH04283608A JPH04283608A JP7202091A JP7202091A JPH04283608A JP H04283608 A JPH04283608 A JP H04283608A JP 7202091 A JP7202091 A JP 7202091A JP 7202091 A JP7202091 A JP 7202091A JP H04283608 A JPH04283608 A JP H04283608A
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- slit light
- light
- slit
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の表面形状を非接
触で測定するシステムの光学装置に関する。
触で測定するシステムの光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非接触で物体の表面形状を測定する方法
はいくつかあるが、最も実用的に用いられている方法は
光切断法である。
はいくつかあるが、最も実用的に用いられている方法は
光切断法である。
【０００３】この方法は三角測量の原理を用いて、図５
に示すように斜方から投射した光５０２の投影像を真上
よりカメラ５０１でとらえることにより、スリット光の
二次元的な変位量から物体５０３の高さ情報を得るもの
である。
に示すように斜方から投射した光５０２の投影像を真上
よりカメラ５０１でとらえることにより、スリット光の
二次元的な変位量から物体５０３の高さ情報を得るもの
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
切断法はスリット光を斜方より照明する必要があるため
に、どうしても画像化される物体表面中にスリット光の
とどかない影となる部分ができ、当該部分の計測値は得
られないという欠点があった。
切断法はスリット光を斜方より照明する必要があるため
に、どうしても画像化される物体表面中にスリット光の
とどかない影となる部分ができ、当該部分の計測値は得
られないという欠点があった。
【０００５】そこで、本発明は画像化される物体表面中
に計測不可能な部分のない表面形状測定用光学装置を提
案するものである。
に計測不可能な部分のない表面形状測定用光学装置を提
案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、幅方
向７に広がり角の小さいスリット光９を物体表面に投影
する投光部１と、上記スリット光の長さ方向に対して垂
直な方向に長いスリット形状の開口絞り２を有し、光軸
が上記スリット光の光軸と同軸、または上記スリット光
の光軸と近い結像レンズ系とを設ける。
向７に広がり角の小さいスリット光９を物体表面に投影
する投光部１と、上記スリット光の長さ方向に対して垂
直な方向に長いスリット形状の開口絞り２を有し、光軸
が上記スリット光の光軸と同軸、または上記スリット光
の光軸と近い結像レンズ系とを設ける。
【０００７】
【作用】このような構成とすることにより、光のとどか
ない部分はなくなることになる。また、計測原理として
は、像面周辺でのスリット光の結像状態から判定する方
法を用いる。
ない部分はなくなることになる。また、計測原理として
は、像面周辺でのスリット光の結像状態から判定する方
法を用いる。
【０００８】物体上のある点からの光の結像状態から、
当該点の位置がわかる。例えば像面上でのボケの大きさ
がわかれば物体までの距離が計算できる。図２を用いて
説明する。図中ａ０ は像面２０１に対するレンズ２０
４の共役面２０２からレンズ前側主点までの距離であり
、ｂ０ はレンズ後側主点から像面２０１までの距離で
ある。今、ａ０ 、ｂ０ 、レンズ焦点距離ｆ、レンズ
ＦナンバーＦがあらかじめわかっているとすれば、物体
２０３とレンズ前側主点間の距離ａは、ボケσの計測に
よりａ＝ｆｂ０ ／（ｂ０ −ｆ−σＦ）・・・（１）
として計算可能である。ただし、結像レンズが円形開口
であると、投影されたスリット光上の点列の一点一点か
らでた光束は互いにボケが重なり合ってしまい一点一点
の結像状態がわかりにくくなってしまうので、レンズ開
口をスリット光の長さ方向８に対して垂直方向に向いた
スリット形状とした。このためボケの重なり合いが少な
くなり、物体表面のスリット光が投影されている部分各
点の凹凸状態が確実に計測できる。
当該点の位置がわかる。例えば像面上でのボケの大きさ
がわかれば物体までの距離が計算できる。図２を用いて
説明する。図中ａ０ は像面２０１に対するレンズ２０
４の共役面２０２からレンズ前側主点までの距離であり
、ｂ０ はレンズ後側主点から像面２０１までの距離で
ある。今、ａ０ 、ｂ０ 、レンズ焦点距離ｆ、レンズ
ＦナンバーＦがあらかじめわかっているとすれば、物体
２０３とレンズ前側主点間の距離ａは、ボケσの計測に
よりａ＝ｆｂ０ ／（ｂ０ −ｆ−σＦ）・・・（１）
として計算可能である。ただし、結像レンズが円形開口
であると、投影されたスリット光上の点列の一点一点か
らでた光束は互いにボケが重なり合ってしまい一点一点
の結像状態がわかりにくくなってしまうので、レンズ開
口をスリット光の長さ方向８に対して垂直方向に向いた
スリット形状とした。このためボケの重なり合いが少な
くなり、物体表面のスリット光が投影されている部分各
点の凹凸状態が確実に計測できる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図１・図３・図４を用いて
説明する。レーザー光源１からハーフミラー４を介して
物体６に投射されるスリット光９は、幅方向７に広がり
角が小さい。つまり、スリット光９が投影される物体６
の位置が光軸方向に変動しても投射されるスリット光９
の幅はほとんど変化しない。物体６は光軸方向に段差の
ある形状で表面は拡散面である。物体６表面で拡散した
光は結像レンズ系３に入射するが、この結像レンズ系３
はスリット光９の幅方向７に長いスリット状の開口絞り
２をもつ。そのため、結像レンズ系３はスリット光９の
長さ方向８に対しては図４（ａ）に示すように開口数の
非常に小さい光学系となり、スリット光の幅方向７に対
しては図４（ｂ）のように開口数の大きい光学系となる
。光電変換素子５は二次元的な画像の得られる撮像素子
であり、物体６の光軸方向のレンズに近い側の段差面６
ａの共役面に配置されている。図４は得られた画像を示
している。図中の部分５ａの部分は段差面６ａの結像で
あり、部分５ｂは段差面６ｂの結像である。これは図３
に示すように、スリット光９の長さ方向８に対しては開
口数が非常に小さいためボケの影響はほとんどないが、
スリット光９の幅方向７に対しては物体６の光軸方向の
凹凸によってボケの影響がはっきりとでるために起った
結像状況となっている。スリット光９の長さ方向８をＸ
方向、スリット光９の幅方向７をＹ方向とすると、Ｘ方
向の単位座標ごとにＹ方向に走査して、そのラインごと
の光のボケの量を計測して式（１）を適用すれば、物体
６のスリット光９が投影されている部分の各点の凹凸状
態を計測することができる。
説明する。レーザー光源１からハーフミラー４を介して
物体６に投射されるスリット光９は、幅方向７に広がり
角が小さい。つまり、スリット光９が投影される物体６
の位置が光軸方向に変動しても投射されるスリット光９
の幅はほとんど変化しない。物体６は光軸方向に段差の
ある形状で表面は拡散面である。物体６表面で拡散した
光は結像レンズ系３に入射するが、この結像レンズ系３
はスリット光９の幅方向７に長いスリット状の開口絞り
２をもつ。そのため、結像レンズ系３はスリット光９の
長さ方向８に対しては図４（ａ）に示すように開口数の
非常に小さい光学系となり、スリット光の幅方向７に対
しては図４（ｂ）のように開口数の大きい光学系となる
。光電変換素子５は二次元的な画像の得られる撮像素子
であり、物体６の光軸方向のレンズに近い側の段差面６
ａの共役面に配置されている。図４は得られた画像を示
している。図中の部分５ａの部分は段差面６ａの結像で
あり、部分５ｂは段差面６ｂの結像である。これは図３
に示すように、スリット光９の長さ方向８に対しては開
口数が非常に小さいためボケの影響はほとんどないが、
スリット光９の幅方向７に対しては物体６の光軸方向の
凹凸によってボケの影響がはっきりとでるために起った
結像状況となっている。スリット光９の長さ方向８をＸ
方向、スリット光９の幅方向７をＹ方向とすると、Ｘ方
向の単位座標ごとにＹ方向に走査して、そのラインごと
の光のボケの量を計測して式（１）を適用すれば、物体
６のスリット光９が投影されている部分の各点の凹凸状
態を計測することができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、光切断法に見られるよ
うな不可視部分がなく、物体の表面形状が計測できる。
うな不可視部分がなく、物体の表面形状が計測できる。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】ボケ量と物体までの距離の関係を説明するため
の図である。
の図である。
【図３】本発明による光学装置の結像光束を示す図であ
る。
る。
【図４】光電変換素子から得られる画像を示す図である
。
。
【図５】従来技術の光切断法を説明するための図である
。
。
１ レーザー光源
２ 開口絞り
３ 結像レンズ系
４ ハーフミラー
５ 光電変換素子
６ 物体
７ スリット光の幅方向
８ スリット光の長さ方向
９ スリット光
Claims (1)
- 【請求項１】 幅方向７に広がり角の小さいスリット
光９を物体６表面に投影する投光部１と、上記スリット
光の長さ方向８に対して垂直な方向に長いスリット形状
の開口絞り２を有し、光軸が上記スリット光の光軸と同
軸、または上記スリット光の光軸と近い結像レンズ系と
を備える表面形状測定用光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202091A JP2734221B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 表面形状測定用光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202091A JP2734221B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 表面形状測定用光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04283608A true JPH04283608A (ja) | 1992-10-08 |
| JP2734221B2 JP2734221B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=13477313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7202091A Expired - Fee Related JP2734221B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 表面形状測定用光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734221B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5878152A (en) * | 1997-05-21 | 1999-03-02 | Cognex Corporation | Depth from focal gradient analysis using object texture removal by albedo normalization |
| US5912768A (en) * | 1996-12-31 | 1999-06-15 | Cognex Corporation | Depth-from-defocus optical apparatus with invariance to surface reflectance properties |
| US6025905A (en) * | 1996-12-31 | 2000-02-15 | Cognex Corporation | System for obtaining a uniform illumination reflectance image during periodic structured illumination |
| US6148120A (en) * | 1997-10-30 | 2000-11-14 | Cognex Corporation | Warping of focal images to correct correspondence error |
| US6219461B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-04-17 | Cognex Corporation | Determining a depth |
| WO2017163537A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 三菱電機株式会社 | 距離計測装置及び距離計測方法 |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP7202091A patent/JP2734221B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5912768A (en) * | 1996-12-31 | 1999-06-15 | Cognex Corporation | Depth-from-defocus optical apparatus with invariance to surface reflectance properties |
| US6025905A (en) * | 1996-12-31 | 2000-02-15 | Cognex Corporation | System for obtaining a uniform illumination reflectance image during periodic structured illumination |
| US5878152A (en) * | 1997-05-21 | 1999-03-02 | Cognex Corporation | Depth from focal gradient analysis using object texture removal by albedo normalization |
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| US6269197B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-07-31 | Cognex Corporation | Determining a depth |
| US6483950B1 (en) | 1997-07-29 | 2002-11-19 | Cognex Corporation | Determining a depth |
| US6148120A (en) * | 1997-10-30 | 2000-11-14 | Cognex Corporation | Warping of focal images to correct correspondence error |
| WO2017163537A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 三菱電機株式会社 | 距離計測装置及び距離計測方法 |
| JPWO2017163537A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2018-05-24 | 三菱電機株式会社 | 距離計測装置及び距離計測方法 |
| CN108885098A (zh) * | 2016-03-22 | 2018-11-23 | 三菱电机株式会社 | 距离计测装置和距离计测方法 |
| CN108885098B (zh) * | 2016-03-22 | 2020-12-04 | 三菱电机株式会社 | 距离计测装置和距离计测方法 |
| US10955235B2 (en) | 2016-03-22 | 2021-03-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Distance measurement apparatus and distance measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2734221B2 (ja) | 1998-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |