JPH05157527A - ２次元又は３次元形状測定装置 - Google Patents
２次元又は３次元形状測定装置Info
- Publication number
- JPH05157527A JPH05157527A JP32483491A JP32483491A JPH05157527A JP H05157527 A JPH05157527 A JP H05157527A JP 32483491 A JP32483491 A JP 32483491A JP 32483491 A JP32483491 A JP 32483491A JP H05157527 A JPH05157527 A JP H05157527A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- dimensional
- detected
- pulse
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射光を利用する測定において、反射面の傾
き等による影響が少なく測定誤差の少ない精密測定がで
きるように改良する。 【構成】 物体の表面(S0,S1) に光ビームを照射しその
反射波を検出して物体の２次元又は３次元形状を測定す
る装置に於いて、上記光ビームを１ｎｓ〜１ｐｓの短い
時間のパルスで照射する光源(1) と、上記光源によって
照射した光の反射波と照射波との時間差を検出する光位
置検出器(7) を設けると共に、上記光源によってパルス
照射してからｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の上記
光位置検出器の検出信号のみを演算処理する演算処理装
置(8,9) を設けて成ることを特徴とする。 【効果】 １ｎｓ以下ｐｓオーダーでパルス照射してか
らｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の反射光を検出し
演算処理して形状測定するようにしたから、光の２次、
３次反射による残光をカットすることができ、反射面の
傾き、凹凸等による影響を少なくし測定誤差をなくした
Ｓ／Ｎ比の高い精密測定をすることができる。
き等による影響が少なく測定誤差の少ない精密測定がで
きるように改良する。 【構成】 物体の表面(S0,S1) に光ビームを照射しその
反射波を検出して物体の２次元又は３次元形状を測定す
る装置に於いて、上記光ビームを１ｎｓ〜１ｐｓの短い
時間のパルスで照射する光源(1) と、上記光源によって
照射した光の反射波と照射波との時間差を検出する光位
置検出器(7) を設けると共に、上記光源によってパルス
照射してからｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の上記
光位置検出器の検出信号のみを演算処理する演算処理装
置(8,9) を設けて成ることを特徴とする。 【効果】 １ｎｓ以下ｐｓオーダーでパルス照射してか
らｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の反射光を検出し
演算処理して形状測定するようにしたから、光の２次、
３次反射による残光をカットすることができ、反射面の
傾き、凹凸等による影響を少なくし測定誤差をなくした
Ｓ／Ｎ比の高い精密測定をすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物体の２次元又は３次元
形状を測定する光学的測定装置に関する。
形状を測定する光学的測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、２次元又は３次元形状の測定方法
として、物体に光ビームを照射し、その反射光の光スポ
ットの位置の変化を光位置検出器ＰＳＤやＣＣＤで検出
して、三角測量法により物体の形状を測定する方式のも
のが知られている。
として、物体に光ビームを照射し、その反射光の光スポ
ットの位置の変化を光位置検出器ＰＳＤやＣＣＤで検出
して、三角測量法により物体の形状を測定する方式のも
のが知られている。
【０００３】即ち、図３に示す如く、反射面Ｓの変位ｘ
により光位置検出器上の反射スポットはｙだけ移動する
ので、このｙを検出してこれから変位ｘを求めるのが三
角法の原理である。この場合、投光系と受光系とがＺ軸
光学系を形成しているために、反射面の傾き方向及び形
状等による影響が大きくなり、これが測定誤差として現
れる欠点がある。例えば図４に示すように測定面が傾斜
するＳ4 面とそれに続く水平面Ｓ5 より成っている場
合、照射ビームＬ0 が斜面Ｓ4 の点Ｐ1 に当たったとき
の反射光Ｌ1 はラインセンサのｙ1 位置に検出される
が、このときＰ1 点の反射光が水平面Ｓ5 に当たって２
次反射した光Ｌ2 はセンサのｙ2 位置に検出される。し
たがってこのときのセンサ上の光スポット位置はｙ1 と
ｙ2 の中間位置にあるよう検出処理されることになり、
点ｙ1 からずれた位置を検出してしまうことになる。
により光位置検出器上の反射スポットはｙだけ移動する
ので、このｙを検出してこれから変位ｘを求めるのが三
角法の原理である。この場合、投光系と受光系とがＺ軸
光学系を形成しているために、反射面の傾き方向及び形
状等による影響が大きくなり、これが測定誤差として現
れる欠点がある。例えば図４に示すように測定面が傾斜
するＳ4 面とそれに続く水平面Ｓ5 より成っている場
合、照射ビームＬ0 が斜面Ｓ4 の点Ｐ1 に当たったとき
の反射光Ｌ1 はラインセンサのｙ1 位置に検出される
が、このときＰ1 点の反射光が水平面Ｓ5 に当たって２
次反射した光Ｌ2 はセンサのｙ2 位置に検出される。し
たがってこのときのセンサ上の光スポット位置はｙ1 と
ｙ2 の中間位置にあるよう検出処理されることになり、
点ｙ1 からずれた位置を検出してしまうことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如く反
射光を利用し三角測量法により物体の形状を測定する装
置において、反射面の傾き等による影響が少なく測定誤
差の少ない精密測定ができるよう改良することを目的と
するものである。
射光を利用し三角測量法により物体の形状を測定する装
置において、反射面の傾き等による影響が少なく測定誤
差の少ない精密測定ができるよう改良することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、物体の表
面に光ビームを照射しその反射波を検出して物体の２次
元又は３次元形状を測定する装置に於いて、上記光ビー
ムを１ｎｓ〜１ｐｓの短い時間のパルスで照射する光源
と、上記光源によって照射した光の反射波と照射波との
時間差を検出する光位置検出器を設けると共に、上記光
源によってパルス照射してからｎｓオーダー範囲の一定
時間経過後の上記光位置検出器の検出信号のみを演算処
理する演算処理装置を設けて成ることを特徴とする２次
元又は３次元形状測定装置によって達成できる。
面に光ビームを照射しその反射波を検出して物体の２次
元又は３次元形状を測定する装置に於いて、上記光ビー
ムを１ｎｓ〜１ｐｓの短い時間のパルスで照射する光源
と、上記光源によって照射した光の反射波と照射波との
時間差を検出する光位置検出器を設けると共に、上記光
源によってパルス照射してからｎｓオーダー範囲の一定
時間経過後の上記光位置検出器の検出信号のみを演算処
理する演算処理装置を設けて成ることを特徴とする２次
元又は３次元形状測定装置によって達成できる。
【０００６】
【作用】上記のように本発明は照射光として１ｎｓ以下
ｐｓオーダーでパルス照射する光源を設けて、そのパル
ス照射してからｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の反
射光を検出し演算処理して位置検出するようにしたか
ら、光の２次、３次反射による残光をカットすることが
できる。したがって反射面の傾き、凹凸等による影響を
少なくし測定誤差をなくしたＳ／Ｎ比の高い精密測定を
することができるものである。
ｐｓオーダーでパルス照射する光源を設けて、そのパル
ス照射してからｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の反
射光を検出し演算処理して位置検出するようにしたか
ら、光の２次、３次反射による残光をカットすることが
できる。したがって反射面の傾き、凹凸等による影響を
少なくし測定誤差をなくしたＳ／Ｎ比の高い精密測定を
することができるものである。
【０００７】
【実施例】以下図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１において、１はレーザー発振器で、駆動回路２
の駆動制御により、パルス発振出力する。３は非線形光
学結晶で入射レーザー光のパルス幅を圧縮しｐｓオーダ
ーの微小パルスに変換する。４はハーフミラー、５は対
物レンズで、これにより測定面Ｓ0 に照射する。６は投
光軸と異なる光軸に設けた受光レンズで、この受光スポ
ットを光位置検出器７に当てて位置検出する。８はスポ
ットの移動によって生ずる電気信号を入力しデジタル信
号に変換して一旦メモリし、そのメモリを読み出しなが
らリニア補正や平均処理などデータ処理をして位置の測
定結果を出力する演算処理装置、９はハーフミラー４か
らのパルスを入力し、一定時間遅れ後のタイミングパル
スを出力するタイマで、タイミングパルスを上記演算処
理装置８に入力しタイミング作動させるものである。
る。図１において、１はレーザー発振器で、駆動回路２
の駆動制御により、パルス発振出力する。３は非線形光
学結晶で入射レーザー光のパルス幅を圧縮しｐｓオーダ
ーの微小パルスに変換する。４はハーフミラー、５は対
物レンズで、これにより測定面Ｓ0 に照射する。６は投
光軸と異なる光軸に設けた受光レンズで、この受光スポ
ットを光位置検出器７に当てて位置検出する。８はスポ
ットの移動によって生ずる電気信号を入力しデジタル信
号に変換して一旦メモリし、そのメモリを読み出しなが
らリニア補正や平均処理などデータ処理をして位置の測
定結果を出力する演算処理装置、９はハーフミラー４か
らのパルスを入力し、一定時間遅れ後のタイミングパル
スを出力するタイマで、タイミングパルスを上記演算処
理装置８に入力しタイミング作動させるものである。
【０００８】レーザー発振器１で発振するパルスレーザ
ーはその波長がｎｓオーダーでも非線形光学結晶３を通
すことによってパルスが位相変調を受けてｐｓオーダー
に圧縮されパルス幅の非常に狭いパルスレーザー光を出
力することができる。このレーザービームはレンズ５を
通して測定面Ｓ0 を照射し、反射光はレンズ６を通して
光位置検出器７に受光される。光位置検出器７上を光ス
ポット移動することによって生じる電気信号を検出し、
三角測量法の原理により、測定面の位置検出をするが、
上記照射光が途中ハーフミラー４で分けられた信号がタ
イマ９に入射し、所定時間遅れのタイミングパルスを出
力する。このタイミング時間の設定は光源からパルスレ
ーザーを照射し測定面Ｓ0 で反射した光が検出器７で検
出される時間を設定する。例えば実験では50ｐｓのパル
ス光を発生したとき420mm の位置でそれを検出（照射距
離210mm ＋反射距離210mm)したとき、図２に示すように
150ps で反射光の最大強度を検出した。したがって、こ
の場合タイマ９から150psのタイミングでパルス信号を
演算処理装置８に加える。演算処理装置８は上記タイマ
９からのタイミング信号でＣＰＵが作動し光位置検出器
７の検出信号をメモリする。即ち上記の場合、光照射し
てから150ps のタイミングでメモリし、更に光位置検出
器7 には約500 〜800ps の残光が検出されるが、これは
メモリに記憶されないように処理される。したがって図
４のような場合に測定面Ｓ4 が傾斜等して他の平面Ｓ5
に２次、３次反射を繰り返しながら検出器７に入射する
散乱光Ｌ2 等はそれをカットして検出しないようにし、
測定面Ｓ4 からの１次反射光Ｌ 1 のみを検出することが
できる。次に測定面Ｓ1 になったときは反射光は点線で
あり、このときもレーザ照射光はｐｓの微小パルス幅の
パルスレーザーが照射され、タイマ９から所定時間遅れ
のタイミング信号が演算処理８に供給され所要タイミン
グの光位置検出器７の検出信号がメモリされる。このよ
うにして連続して３次元形状を反射光で検出しメモリし
たデータを順次マルチプレクサによって選択しながらリ
ニア補正や平均処理することによって、正確な測定値を
出力することができる。
ーはその波長がｎｓオーダーでも非線形光学結晶３を通
すことによってパルスが位相変調を受けてｐｓオーダー
に圧縮されパルス幅の非常に狭いパルスレーザー光を出
力することができる。このレーザービームはレンズ５を
通して測定面Ｓ0 を照射し、反射光はレンズ６を通して
光位置検出器７に受光される。光位置検出器７上を光ス
ポット移動することによって生じる電気信号を検出し、
三角測量法の原理により、測定面の位置検出をするが、
上記照射光が途中ハーフミラー４で分けられた信号がタ
イマ９に入射し、所定時間遅れのタイミングパルスを出
力する。このタイミング時間の設定は光源からパルスレ
ーザーを照射し測定面Ｓ0 で反射した光が検出器７で検
出される時間を設定する。例えば実験では50ｐｓのパル
ス光を発生したとき420mm の位置でそれを検出（照射距
離210mm ＋反射距離210mm)したとき、図２に示すように
150ps で反射光の最大強度を検出した。したがって、こ
の場合タイマ９から150psのタイミングでパルス信号を
演算処理装置８に加える。演算処理装置８は上記タイマ
９からのタイミング信号でＣＰＵが作動し光位置検出器
７の検出信号をメモリする。即ち上記の場合、光照射し
てから150ps のタイミングでメモリし、更に光位置検出
器7 には約500 〜800ps の残光が検出されるが、これは
メモリに記憶されないように処理される。したがって図
４のような場合に測定面Ｓ4 が傾斜等して他の平面Ｓ5
に２次、３次反射を繰り返しながら検出器７に入射する
散乱光Ｌ2 等はそれをカットして検出しないようにし、
測定面Ｓ4 からの１次反射光Ｌ 1 のみを検出することが
できる。次に測定面Ｓ1 になったときは反射光は点線で
あり、このときもレーザ照射光はｐｓの微小パルス幅の
パルスレーザーが照射され、タイマ９から所定時間遅れ
のタイミング信号が演算処理８に供給され所要タイミン
グの光位置検出器７の検出信号がメモリされる。このよ
うにして連続して３次元形状を反射光で検出しメモリし
たデータを順次マルチプレクサによって選択しながらリ
ニア補正や平均処理することによって、正確な測定値を
出力することができる。
【０００９】このようにｐｓオーダーのパルスレーザー
を用いてその反射光を伝播時間に合わせて検出し、他の
２次、３次反射してくる残光をカットすることによって
測定面照射点から直接反射してくる光のみを検出するこ
とができるから形状測定が極めて高精度に正確に測定で
きるようになる。
を用いてその反射光を伝播時間に合わせて検出し、他の
２次、３次反射してくる残光をカットすることによって
測定面照射点から直接反射してくる光のみを検出するこ
とができるから形状測定が極めて高精度に正確に測定で
きるようになる。
【００１０】尚レーザービームの照射、反射による測定
距離は、１ｎｓの光の場合、光の伝播特性から最低でも
約30cmの距離があれば充分に判別でき、これがｐｓオー
ダーの光を用いることによって更に高分解能をもって検
出することができる。勿論参照するパルス光によって測
定距離が長ければそれに応じてパルス幅を長くすること
ができる。
距離は、１ｎｓの光の場合、光の伝播特性から最低でも
約30cmの距離があれば充分に判別でき、これがｐｓオー
ダーの光を用いることによって更に高分解能をもって検
出することができる。勿論参照するパルス光によって測
定距離が長ければそれに応じてパルス幅を長くすること
ができる。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明は照射光として１ｎ
ｓ以下ｐｓオーダーのパルス照射をする光源を設け、そ
のパルス照射してから光の伝播時間に対応したｎｓオー
ダー範囲の一定時間経過後の反射光を検出し、演算処理
して位置検出をするようにしたから、光の２次３次反射
による残光をカットすることができ、測定面の光照射ス
ポットからの１次反射光のみを検出でき、したがって測
定面の傾き、凹凸等による影響を少なくし測定誤差をな
くしたＳ／Ｎ比の高い精密測定をすることができる効果
がある。
ｓ以下ｐｓオーダーのパルス照射をする光源を設け、そ
のパルス照射してから光の伝播時間に対応したｎｓオー
ダー範囲の一定時間経過後の反射光を検出し、演算処理
して位置検出をするようにしたから、光の２次３次反射
による残光をカットすることができ、測定面の光照射ス
ポットからの１次反射光のみを検出でき、したがって測
定面の傾き、凹凸等による影響を少なくし測定誤差をな
くしたＳ／Ｎ比の高い精密測定をすることができる効果
がある。
【図１】本発明に係る形状測定装置の一実施例の構成図
である。
である。
【図２】光の伝播特性の説明図である。
【図３】従来の測定法の説明図である。
【図４】従来の測定法の説明図である。
１ レーザー発振器 ２ 駆動回路 ３ 非線形光学結晶 ４ ハーフミラー ５，６ レンズ ７ 光位置検出器 ８ 演算処理装置 ９ タイマー Ｓ0 Ｓ1 測定面
Claims (1)
- 【請求項１】 物体の表面(S0,S1) に光ビームを照射し
その反射波を検出して物体の２次元又は３次元形状を測
定する装置に於いて、上記光ビームを１ｎｓ〜１ｐｓの
短い時間のパルスで照射する光源(1) と、上記光源によ
って照射した光の反射波と照射波との時間差を検出する
光位置検出器(7) を設けると共に、上記光源によってパ
ルス照射してからｎｓオーダー範囲の一定時間経過後の
上記光位置検出器の検出信号のみを演算処理する演算処
理装置(8,9) を設けて成ることを特徴とする２次元又は
３次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32483491A JPH05157527A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ２次元又は３次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32483491A JPH05157527A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ２次元又は３次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157527A true JPH05157527A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=18170208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32483491A Pending JPH05157527A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ２次元又は３次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05157527A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023127152A1 (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 株式会社ニコン | 光学装置および検査方法 |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP32483491A patent/JPH05157527A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023127152A1 (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 株式会社ニコン | 光学装置および検査方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5309212A (en) | Scanning rangefinder with range to frequency conversion | |
| US5006721A (en) | Lidar scanning system | |
| EP0060280B1 (en) | Ocean depth sounding from the air by laser beam | |
| US20110176146A1 (en) | Device and method for measuring a surface | |
| EP1607766B1 (en) | Light wave distance measuring method and light wave distance measuring system | |
| JP2003194526A (ja) | 断面形状計測装置 | |
| EP1191306A2 (en) | Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method | |
| JP4761751B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| JP3373367B2 (ja) | ３次元計測装置及び３次元計測方法 | |
| EP0332781A2 (en) | Optical measuring device | |
| JP4851737B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| EP0401909A1 (en) | Method of and device for determining the position of a surface | |
| JPH09297014A (ja) | レーザレーダ三次元形状計測装置 | |
| JPH05157527A (ja) | ２次元又は３次元形状測定装置 | |
| KR940003916B1 (ko) | 표면 프로필을 광학적으로 측정하기 위한 장치 | |
| JPH05264719A (ja) | レーザレーダ装置 | |
| JP2765291B2 (ja) | レーザレーダ装置 | |
| JPS6371675A (ja) | レ−ザ−測距装置 | |
| JPH06258040A (ja) | レーザー変位計 | |
| JPH05215528A (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JP3546126B2 (ja) | ３次元形状計測装置 | |
| JP3582853B2 (ja) | 対象反射体検出装置 | |
| JP2866566B2 (ja) | 三次元形状入力装置 | |
| JP2660788B2 (ja) | 海中濁度分布測定装置 | |
| JPS5826325Y2 (ja) | 位置検出装置 |