JPH05322529A - 表面形状測定装置 - Google Patents

表面形状測定装置

Info

Publication number
JPH05322529A
JPH05322529A JP12711992A JP12711992A JPH05322529A JP H05322529 A JPH05322529 A JP H05322529A JP 12711992 A JP12711992 A JP 12711992A JP 12711992 A JP12711992 A JP 12711992A JP H05322529 A JPH05322529 A JP H05322529A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
lens
light
measured
reflected
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
Application number
JP12711992A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Takahashi
悟 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Akita Electronics Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Akita Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP12711992A priority Critical patent/JPH05322529A/ja
Publication of JPH05322529A publication Critical patent/JPH05322529A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の表面形状測定における死角の発生を低
減できるようにする。 【構成】 半導体レーザー9によってレーザー光を発生
し、これをコリメートレンズ10及びピンホール12を
経て回転ミラー14へ入光させ、この回転ミラー14で
一次元走査されたレーザービームをアクロマートレンズ
20及び絞り21を介して被測定物体上へ垂直に投光
し、この投光に対する2つの反射光の各々を平面ミラー
25,27及び平面ミラー26,28からなる2つの光
学系によりアクロマートレンズ20へ導き、各反射光を
回転ミラー14へ合焦させ、その反射光の各々を平面ミ
ラー29,31及び平面ミラー30,33を経由してP
SD32,34に結像させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の表面形状を測定
する技術、特に、非接触で被測定物体の表面変位を測定
するために用いて効果のある技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被測定物体の表面形状、例えば表面変位
を測定する装置として、三角測量の原理を応用した表面
変位測定装置がある。
【0003】図2は従来の表面変位測定装置の一例を示
す光学系統図である。
【0004】レーザー光を発生する半導体レーザー1
(光源)の出射光路上には、レーザービームを作るコリ
メートレンズ2が配設され、このコリメートレンズ2の
出射光路上に合焦レンズ3が配設されている。この合焦
レンズ3の焦点位置に被測定物体4が配設されている。
この場合、被測定物体4の表面と合焦レンズ3との成す
角は直角である。
【0005】合焦レンズ3からの入射光5に対し、角度
θで被測定物体4の表面から反射する反射光6の光路上
には、集光レンズ7が配設され、その焦点位置に位置検
出素子(PSD:Position Sensitive Detector 、入射
スポット光の位置に比例したアナログ信号を出力する半
導体光センサ)8が配設されている。
【0006】このような構成の表面変位測定装置におい
て表面変位を測定する場合、まず、半導体レーザー1及
びコリメートレンズ2によってレーザービームを生成
し、このレーザービームを被測定物体4の表面に垂直方
向から投光する。この投光ビームに対して生じる反射光
6は、集光レンズ7によって検出素子としての位置検出
素子8に結像される。被測定物体4の厚みに変位が無け
れば、位置検出素子8上の結像点は不動であるが、厚み
に変位がある場合、その変位に応じて結像点が移動す
る。この結像点の移動量Δxから三角測量の原理で変位
(形状)を測定することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、上記のようにレーザービームを用いて三角測量方式
により表面形状を測定する技術は、レーザービームを被
測定物体に対して垂直に投下し、その反射光を斜め方向
から集光して位置検出素子に結像させている。このた
め、被測定物体表面に急峻な凹凸が有る場合、検出素子
とエッジの位置関係が不適当なときに反射光が遮られ、
集光レンズまで反射光が到達しない(すなわち、死角の
発生)ことがあり、測定不能を生じるという問題があ
る。
【0008】そこで、本発明の目的は、死角の発生を低
減できるようにする技術を提供することにある。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0011】すなわち、レーザー光を発生する光源と、
該光源からのレーザー光に対し回転に応じた一次元の走
査を行う回転ミラーと、該回転ミラーの反射点を焦点位
置にして前記回転ミラーの反射光を被測定物体上へ垂直
に投光する光学レンズと、個別に光路を形成して前記被
測定物体からの2系統の反射光を前記光学レンズへ導く
光学系と、該光学系及び前記光学レンズを介し更に前記
回転ミラーで反射させて得られた2つの反射光の各々が
個別に入光される2つの検出素子とを設けるようにして
いる。
【0012】
【作用】上記した手段によれば、回転ミラーで一次元走
査したレーザービームを光学レンズを介して垂直方向か
ら被測定物体へ投光し、これによって生じる2つの反射
光の各々を前記光学レンズに個別に導き、さらに前記回
転ミラーへ入光させ、その反射光の各々を検出素子の各
々に結像させる。これにより、一方の検出系が障害物な
どにより遮られても他方の検出系で検出できるので、死
角を生じさせることがない。
【0013】
【実施例】図1は本発明による表面形状測定装置の一実
施例を示す斜視図である。
【0014】レーザー光を発生するレーザー光源として
の半導体レーザー9の出射光路上には、レーザービーム
を作るコリメートレンズ10が配設され、このコリメー
トレンズ10の出射光路上に平面ミラー11が配設され
ている。平面ミラー11の出射光路上には、平面ミラー
11からのレーザービームを微小径のピンホール12を
有し、この光軸に対し45°の反射鏡面(ただし、平面
ミラー11からの光に対してはハーフミラーとして機能
する)を有する平面ミラー13が設置されている。さら
に、平面ミラー13の出射光路上には、回転ミラー14
が配設され、その回転に応じて反射光が回転する。
【0015】回転ミラー14の回転軸の一方には凸レン
ズとしてのプーリ15が取り付けられ、同一平面上に所
定の距離を隔ててプーリ16が配設され、プーリ15と
プーリ16の間にタイミングベルト17が架設されてい
る。プーリ16の回転軸はDC(直流)モータ18の回
転軸であり、その他端には回転量を検出するエンコーダ
19が取り付けられている。
【0016】回転ミラー14の出射光路上にはアクロマ
ートレンズ20が配設され、その出射光路上にはスリッ
ト状(開口は回転ミラー14の走査方向に向けられてい
る)の絞り21が設けられ、この絞り21からの投下光
22が被測定物体4(ターゲット)に照射される。
【0017】投下光22に対し、その投下光軸の両側に
同角度で2つの反射光23及び反射光24が生じる。反
射光23の光路上には平面ミラー25が配設され、入射
光を水平方向へ反射させる。また、反射光24の光路上
には平面ミラー26が配設され、同様に入射光を水平方
向へ反射させる。さらに、平面ミラー25の反射光路上
には平面ミラー27(平面ミラー25とで第1の光学系
を形成)が配設され、その反射光路上にアクロマートレ
ンズ20が位置している。同様に、平面ミラー26の反
射光路上には平面ミラー28(平面ミラー26とで第2
の光学系を形成)が配設され、その反射光路上にアクロ
マートレンズ20が位置している。
【0018】平面ミラー27からの反射光に対する回転
ミラー14の反射光路上には、平面ミラー29が配設さ
れ、入射光を直角方向へ反射させる。また、平面ミラー
28からの反射光に対しては平面ミラー30が配設さ
れ、同様に入射光を直角方向へ反射させる。平面ミラー
29の反射光路上には平面ミラー31が配設され、その
反射光路上に検出素子としてのPSD32が配設されて
いる。一方、平面ミラー30の反射光路上には平面ミラ
ー33が配設され、その反射光路上に検出素子としての
PSD34が配設されている。さらに、平面ミラー13
の反射光路上には、フォトトランジスタ35が配設さ
れ、回転ミラー14が基準位置に到達(回転)したか否
かを検出する。
【0019】次に、以上の構成による実施例の動作につ
いて説明する。
【0020】半導体レーザー9及びコリメートレンズ1
0によって生成されたレーザービームは、平面ミラー1
1によって水平方向に光路を変えられた後、ピンホール
12を通り、さらに平面ミラー13を通過して回転ミラ
ー14の軸部に入射される。
【0021】回転ミラー14はDCモータ18を駆動源
として一定速度で回転しており、回転角度に応じた出射
角度で平面ミラー13からのレーザービームを反射、す
なわち一次元の走査が行われる。
【0022】回転ミラー14による走査レーザービーム
は、アクロマートレンズ20に入射され、平行光にされ
た投下光22が絞り21を通して被測定物体4に表面に
照射される。例えば、回転ミラー14が図の反時計方向
へ回転する場合、被測定物体4に対する走査は、図の左
側から右側へ向けて行われる。したがって、投下光22
の水平移動とともに反射光23,24も移動する。
【0023】反射光23は平面ミラー25及び平面ミラ
ー27を順次反射してアクロマートレンズ20に向かう
光に変えられ、その焦点位置である回転ミラー14の軸
心部に入光する。このとき、回転ミラー14からの反射
光は平面ミラー11からの光と平行(ただし、逆向き)
になって平面ミラー29へ入光し、この平面ミラー29
で反射してPSD32に結像する。この結像点のPSD
32上での変位は、被測定物体4の表面の変位であるの
で、結像点の移動量Δxから三角測量の原理で変位を測
定することができる。
【0024】同様に、反射光24は平面ミラー26及び
平面ミラー28を順次反射してアクロマートレンズ20
に向かう光に変えられ、その焦点位置である回転ミラー
14の軸心部に入光する。このとき、回転ミラー14か
らの反射光は平面ミラー11からの光と平行(ただし、
逆向き)にされて平面ミラー33へ入光し、この平面ミ
ラー33で反射ののちPSD34に結像する。そしてP
SD32の場合と同様に、結像点の移動量Δxから変位
を測定する。
【0025】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0026】なお、上記実施例においては、レーザー光
源として半導体レーザーを用いるものとしたが、気体レ
ーザー(例えば、He−Ne)を用いることもできる。
【0027】また、平面鏡による回転ミラー14を用い
るものとしたが、これに代えて多面鏡(ポリゴンミラ
ー)を用いることもできる。
【0028】さらに、PSD32,34に代えてCCD
(電荷結合素子)を用いることもできる。
【0029】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
【0030】すなわち、レーザー光を発生する光源と、
該光源からのレーザー光に対し回転に応じた一次元の走
査を行う回転ミラーと、該回転ミラーの反射点を焦点位
置にして前記回転ミラーの反射光を被測定物体上へ垂直
に投光する光学レンズと、個別に光路を形成して前記被
測定物体からの2系統の反射光を前記光学レンズへ導く
光学系と、該光学系及び前記光学レンズを介し更に前記
回転ミラーで反射させて得られた2つの反射光の各々が
個別に入光される2つの検出素子とを設けるようにした
ので、一方の検出系が障害物などにより遮られても他方
の検出系で検出ができるので、死角を生じさせることが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による表面形状測定装置の一実施例を示
す斜視図である。
【図2】従来の表面変位測定装置の一例を示す光学系統
図である。
【符号の説明】
1,9 半導体レーザー 2 コリメートレンズ 3 合焦レンズ 4 被測定物体 5 入射光 6 反射光 7 集光レンズ 8 位置検出素子 10 コリメートレンズ 11,13 平面ミラー 12 ピンホール 14 回転ミラー 15,16 プーリ 17 タイミングベルト 18 DCモータ 19 エンコーダ 20 アクロマートレンズ 21 絞り 22 投下光 23,24 反射光 25,26,27,28,29 平面ミラー 30,31,33 平面ミラー 32,34 PSD 35 フォトトランジスタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー光を発生する光源と、該光源か
    らのレーザー光に対し回転に応じた一次元の走査を行う
    回転ミラーと、該回転ミラーの反射点を焦点位置にして
    前記回転ミラーの反射光を被測定物体上へ垂直に投光す
    る光学レンズと、個別に光路を形成して前記被測定物体
    からの2系統の反射光を前記光学レンズへ導く光学系
    と、該光学系及び前記光学レンズを介し更に前記回転ミ
    ラーで反射させて得られた2つの反射光の各々が個別に
    入光される2つの検出素子とを具備することを特徴とす
    る表面形状測定装置。
  2. 【請求項2】 前記光学レンズは、前記回転ミラーの反
    射点を焦点位置とする凸レンズであることを特徴とする
    請求項1記載の表面形状測定装置。
  3. 【請求項3】 前記光学系は、各系統に対し2つの平面
    ミラーを組み合わせて構成されることを特徴とする請求
    項1記載の表面形状測定装置。
  4. 【請求項4】 前記光学レンズと前記被測定物体との間
    にスリット状の絞りを設けることを特徴とする請求項1
    記載の表面形状測定装置。
  5. 【請求項5】 前記検出素子は、位置検出素子(PS
    D)であることを特徴とする請求項1記載の表面形状測
    定装置。
JP12711992A 1992-05-20 1992-05-20 表面形状測定装置 Pending JPH05322529A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12711992A JPH05322529A (ja) 1992-05-20 1992-05-20 表面形状測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12711992A JPH05322529A (ja) 1992-05-20 1992-05-20 表面形状測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05322529A true JPH05322529A (ja) 1993-12-07

Family

ID=14952078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12711992A Pending JPH05322529A (ja) 1992-05-20 1992-05-20 表面形状測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05322529A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000052417A1 (fr) * 1999-02-26 2000-09-08 Anritsu Corporation Appareil et procede de mesure de deplacement
CN112525325A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 华能巢湖发电有限责任公司 一种基于光学原理的旋转设备转子轴振动测量系统
US11046616B2 (en) 2017-03-24 2021-06-29 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Tungsten silicide target and method of manufacturing same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000052417A1 (fr) * 1999-02-26 2000-09-08 Anritsu Corporation Appareil et procede de mesure de deplacement
US6862098B1 (en) 1999-02-26 2005-03-01 Anritsu Corporation Apparatus and method for measuring displacement
US11046616B2 (en) 2017-03-24 2021-06-29 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Tungsten silicide target and method of manufacturing same
CN112525325A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 华能巢湖发电有限责任公司 一种基于光学原理的旋转设备转子轴振动测量系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2943499B2 (ja) 高さ測定方法および装置
JP2651093B2 (ja) 形状検出方法およびその装置
JP2510786B2 (ja) 物体の形状検出方法及びその装置
JP3509088B2 (ja) 3次元形状計測用光学装置
US5033845A (en) Multi-direction distance measuring method and apparatus
JPH05322529A (ja) 表面形状測定装置
JP2943498B2 (ja) 走査型レーザ変位計
JPH0566114A (ja) 透明物体の厚み測定装置
JPH0610615B2 (ja) 多方向距離測定装置
JPH0311401B2 (ja)
JPH05215526A (ja) 表面形状測定装置
JPH0626842A (ja) 一次元走査型表面変位計
JPH0334563B2 (ja)
JPH0735988B2 (ja) 動的面出入り測定装置
JPH07103729A (ja) 表面形状測定装置
JPH0642929A (ja) 表面変位計
JPH0425611Y2 (ja)
JPH08166209A (ja) 多面鏡評価装置
JPH0357914A (ja) 光学式プローブ
JPS62218802A (ja) 光学式距離及び傾き計測装置
JPH10246627A (ja) 反射レーザ光を用いた距離測定装置
JPH06102023A (ja) 表面変位計
JPH10281721A (ja) 変位測定装置
JPH10260006A (ja) 距離測定装置
JPH02247509A (ja) 高さ検出光学系