JPH06207821A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH06207821A JPH06207821A JP5003466A JP346693A JPH06207821A JP H06207821 A JPH06207821 A JP H06207821A JP 5003466 A JP5003466 A JP 5003466A JP 346693 A JP346693 A JP 346693A JP H06207821 A JPH06207821 A JP H06207821A
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- circuit
- light spot
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- signal
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、単一の光電変換器により被測定対
象の表面形状を高速で詳細に測定することを目的とす
る。 【構成】 被測定対象７表面を光点で走査するスキャナ
ー１と、光点の像を結像するレンズ２と、光点の像の軌
跡上に複数の開口を持つスリット板３と、開口を通過す
る光をパルス信号に変換する光電変換器４と、走査開始
からパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定
対象７面上の光点の位置を判定する信号処理回路５とを
有することを特徴とする。
象の表面形状を高速で詳細に測定することを目的とす
る。 【構成】 被測定対象７表面を光点で走査するスキャナ
ー１と、光点の像を結像するレンズ２と、光点の像の軌
跡上に複数の開口を持つスリット板３と、開口を通過す
る光をパルス信号に変換する光電変換器４と、走査開始
からパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定
対象７面上の光点の位置を判定する信号処理回路５とを
有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば建築材や鋼板の
ような板状物等の表面の形状を測定する表面形状測定装
置に関する。
ような板状物等の表面の形状を測定する表面形状測定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の表面形状測定装置としては、例え
ば図１８に示すようなものがある。同図において、２１
ａ〜２１ｅは複数の距離測定器であり、これらの距離測
定器２１ａ〜２１ｅでそれぞれ被測定対象２２の測定面
までの距離を測定してその表面形状を求めるようになっ
ている。距離測定の原理は、三角測量方式、光切断方
式、レンジファインダ方式等があり、測定条件によって
選ばれる。これを第１の従来例とする。また、第２の従
来例として、被測定対象表面にレーザ光等で輝線を描
き、それをＣＣＤカメラで捉え、輝線の曲りから表面形
状を求めるようにしたものがある。
ば図１８に示すようなものがある。同図において、２１
ａ〜２１ｅは複数の距離測定器であり、これらの距離測
定器２１ａ〜２１ｅでそれぞれ被測定対象２２の測定面
までの距離を測定してその表面形状を求めるようになっ
ている。距離測定の原理は、三角測量方式、光切断方
式、レンジファインダ方式等があり、測定条件によって
選ばれる。これを第１の従来例とする。また、第２の従
来例として、被測定対象表面にレーザ光等で輝線を描
き、それをＣＣＤカメラで捉え、輝線の曲りから表面形
状を求めるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来例では、複
数の距離測定器が必要であり、しかも表面形状を詳細に
測定するためには、さらに多数の距離測定器を要しコス
ト高となる。光源を走査する方式もあるが、これも受光
器が複数必要であり、問題解決はされていない。また、
第２の従来例は、測定に時間がかかり、高速で進行する
被測定対象には不向きであり、さらに光源には通常大き
なパワーを必要とする。
数の距離測定器が必要であり、しかも表面形状を詳細に
測定するためには、さらに多数の距離測定器を要しコス
ト高となる。光源を走査する方式もあるが、これも受光
器が複数必要であり、問題解決はされていない。また、
第２の従来例は、測定に時間がかかり、高速で進行する
被測定対象には不向きであり、さらに光源には通常大き
なパワーを必要とする。
【０００４】そこで、本発明は、単一の受光器により、
被測定対象の表面形状を高速で詳細且つ精度よく測定す
ることのできる表面形状測定装置を提供することを目的
とする。
被測定対象の表面形状を高速で詳細且つ精度よく測定す
ることのできる表面形状測定装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、被測定対象表面を光点で走査す
るスキャナーと、前記光点の像を結像するレンズと、結
像面位置に配置され前記光点の像の軌跡上に複数の開口
を持つスリット板と、前記開口を通過する光をパルス信
号に変換する光電変換器と、走査開始から前記光電変換
器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて前
記被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路
とを有することを要旨とする。
に、本発明は、第１に、被測定対象表面を光点で走査す
るスキャナーと、前記光点の像を結像するレンズと、結
像面位置に配置され前記光点の像の軌跡上に複数の開口
を持つスリット板と、前記開口を通過する光をパルス信
号に変換する光電変換器と、走査開始から前記光電変換
器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて前
記被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路
とを有することを要旨とする。
【０００６】第２に、上記第１の構成において、前記ス
キャナーは、被測定対象表面を光点で２次元的に走査す
るように構成してなることを要旨とする。
キャナーは、被測定対象表面を光点で２次元的に走査す
るように構成してなることを要旨とする。
【０００７】第３に、被測定対象表面を光点で走査する
スキャナーと、前記光点の像が結像面位置の複数の点を
通過する毎にパルス信号を発生するレシーバと、該レシ
ーバからのパルス信号を入力し当該パルス信号の発生時
点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出
回路と、前記レシーバからのパルス信号あるいは該パル
ス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる
遅延回路と、前記判定レベル検出回路からの情報及び前
記遅延回路からの遅延信号を受けて前記パルス信号の発
生時点を求める比較回路と、走査開始から前記パルス信
号の発生時点までの時間を計数する計数回路と、該計数
回路の計数値に基づいて前記被測定対象面上の光点の位
置を求める演算回路とを有することを要旨とする。
スキャナーと、前記光点の像が結像面位置の複数の点を
通過する毎にパルス信号を発生するレシーバと、該レシ
ーバからのパルス信号を入力し当該パルス信号の発生時
点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出
回路と、前記レシーバからのパルス信号あるいは該パル
ス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる
遅延回路と、前記判定レベル検出回路からの情報及び前
記遅延回路からの遅延信号を受けて前記パルス信号の発
生時点を求める比較回路と、走査開始から前記パルス信
号の発生時点までの時間を計数する計数回路と、該計数
回路の計数値に基づいて前記被測定対象面上の光点の位
置を求める演算回路とを有することを要旨とする。
【０００８】第４に、上記第３の構成において、前記判
定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号の
ピークレベルを検出するピーク検出回路と、該ピーク検
出回路で検出されたピークレベルに比例するレベルを保
持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延
回路で遅延させたパルス信号を前記保持回路に保持され
たレベルで弁別することにより前記パルス信号の発生時
点を求めるように構成してなることを要旨とする。
定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号の
ピークレベルを検出するピーク検出回路と、該ピーク検
出回路で検出されたピークレベルに比例するレベルを保
持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延
回路で遅延させたパルス信号を前記保持回路に保持され
たレベルで弁別することにより前記パルス信号の発生時
点を求めるように構成してなることを要旨とする。
【０００９】第５に、上記第３の構成において、前記判
定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号を
所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、該積算回路
の積分値の１／２の値を保持する保持回路とで構成し、
前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させた前記積算回
路の積分出力を前記保持回路に保持された値で弁別する
ことにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構
成してなることを要旨とする。
定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号を
所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、該積算回路
の積分値の１／２の値を保持する保持回路とで構成し、
前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させた前記積算回
路の積分出力を前記保持回路に保持された値で弁別する
ことにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構
成してなることを要旨とする。
【００１０】
【作用】上記構成において、第１に、被測定対象表面に
走査された光点のレンズによる像は、走査が進むに従が
い結像面上を進む、このとき、その軌跡上の１点を光点
像が通過する時刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何
学的な関係がある。従って、結像面位置の軌跡上に適宜
間隔をおいて設けられた複数の開口を通過する光を単一
の光電変換器で受け、走査開始から光電変換器からのパ
ルス信号の発生時点までの時間を測定することにより、
被測定対象面上の光点の位置が判定されて被測定対象の
表面形状を測定することが可能となる。スキャナーの走
査速度を上げ、光電変換器に高速応答の光電子増倍管等
を用いることにより、上記測定を高速で詳細に行うこと
が可能となる。
走査された光点のレンズによる像は、走査が進むに従が
い結像面上を進む、このとき、その軌跡上の１点を光点
像が通過する時刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何
学的な関係がある。従って、結像面位置の軌跡上に適宜
間隔をおいて設けられた複数の開口を通過する光を単一
の光電変換器で受け、走査開始から光電変換器からのパ
ルス信号の発生時点までの時間を測定することにより、
被測定対象面上の光点の位置が判定されて被測定対象の
表面形状を測定することが可能となる。スキャナーの走
査速度を上げ、光電変換器に高速応答の光電子増倍管等
を用いることにより、上記測定を高速で詳細に行うこと
が可能となる。
【００１１】第２に、被測定対象表面を光点で２次元的
に走査することにより、被測定対象面の３次元形状測定
が可能となる。
に走査することにより、被測定対象面の３次元形状測定
が可能となる。
【００１２】第３に、判定レベル検出回路から例えば、
各パルス信号のピークレベルに比例した判定レベル信
号、又は波形面積及びその１／２の値等のパルス信号の
発生時点を求めるための所要の情報が出力される。比較
回路では、遅延回路で遅延させたパルス信号を上記の判
定レベル信号で弁別しその弁別信号の中点、又は遅延回
路で遅延させた波形面積信号を波形面積の１／２の値で
弁別しパルス信号の重心点からパルス信号の発生時点を
求める。これにより、レシーバから発生する各パルス信
号の波高値及び波形が異なってもその発生時点が正確に
求められる。その後、計数回路で走査開始から各パルス
信号の発生時点までの時間が計数され、演算回路でその
計数値に基づいて被測定対象面上の光点の位置が判定さ
れて被測定対象の表面形状が一層精度よく測定される。
各パルス信号のピークレベルに比例した判定レベル信
号、又は波形面積及びその１／２の値等のパルス信号の
発生時点を求めるための所要の情報が出力される。比較
回路では、遅延回路で遅延させたパルス信号を上記の判
定レベル信号で弁別しその弁別信号の中点、又は遅延回
路で遅延させた波形面積信号を波形面積の１／２の値で
弁別しパルス信号の重心点からパルス信号の発生時点を
求める。これにより、レシーバから発生する各パルス信
号の波高値及び波形が異なってもその発生時点が正確に
求められる。その後、計数回路で走査開始から各パルス
信号の発生時点までの時間が計数され、演算回路でその
計数値に基づいて被測定対象面上の光点の位置が判定さ
れて被測定対象の表面形状が一層精度よく測定される。
【００１３】第４に、具体的には、判定レベル検出回路
は、レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出す
るピーク検出回路と、そのピークレベルの例えば１／２
倍等のピークレベルに比例するレベルを保持する保持回
路とで構成され、このピークレベルに比例した判定レベ
ル信号をパルス信号の発生時点を求めるための所要の情
報として出力する。比較回路で、この判定レベル信号を
用いて遅延パルス信号を弁別することにより、各パルス
信号の発生時点が正確に求められる。
は、レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出す
るピーク検出回路と、そのピークレベルの例えば１／２
倍等のピークレベルに比例するレベルを保持する保持回
路とで構成され、このピークレベルに比例した判定レベ
ル信号をパルス信号の発生時点を求めるための所要の情
報として出力する。比較回路で、この判定レベル信号を
用いて遅延パルス信号を弁別することにより、各パルス
信号の発生時点が正確に求められる。
【００１４】第５に、具体的には、判定レベル検出回路
は、レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に
積分する積算回路と、その積算値の１／２の値を保持す
る保持回路とによっても構成され、積分値、即ちパルス
信号の波形面積とその１／２の値とをパルス信号の発生
時点を求めるための所要の情報として出力する。比較回
路でこの波形面積の１／２の値で遅延波形面積信号を弁
別し、パルス信号の重心点から各パルス信号の発生時点
が正確に求められる。
は、レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に
積分する積算回路と、その積算値の１／２の値を保持す
る保持回路とによっても構成され、積分値、即ちパルス
信号の波形面積とその１／２の値とをパルス信号の発生
時点を求めるための所要の情報として出力する。比較回
路でこの波形面積の１／２の値で遅延波形面積信号を弁
別し、パルス信号の重心点から各パルス信号の発生時点
が正確に求められる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図４は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。まず、図１を用いて表面形状測定装置の構成を説
明する。同図において、１は被測定対象７の表面を光点
で走査するスキャナー、２はその光点の像を結像するレ
ンズであり、レンズ２はスキャナー１から出る光ビーム
を含む平面上にその中心が位置するように配置されてい
る。このような配置態様により、光点の像の軌跡は、被
測定対象７面上の位置によらず直線となる。結像面位置
には、光点像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板３
が配置され、その背面側に開口を通過する光をパルス信
号に変換する単一の光電変換器４が配置されている。そ
して、信号処理回路５で走査開始から光電変換器４から
のパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対
象７面上の光点の位置が判定され、その表面形状が検知
されるようになっている。６は基準面であり、測定上の
仮想面である。
する。図１乃至図４は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。まず、図１を用いて表面形状測定装置の構成を説
明する。同図において、１は被測定対象７の表面を光点
で走査するスキャナー、２はその光点の像を結像するレ
ンズであり、レンズ２はスキャナー１から出る光ビーム
を含む平面上にその中心が位置するように配置されてい
る。このような配置態様により、光点の像の軌跡は、被
測定対象７面上の位置によらず直線となる。結像面位置
には、光点像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板３
が配置され、その背面側に開口を通過する光をパルス信
号に変換する単一の光電変換器４が配置されている。そ
して、信号処理回路５で走査開始から光電変換器４から
のパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対
象７面上の光点の位置が判定され、その表面形状が検知
されるようになっている。６は基準面であり、測定上の
仮想面である。
【００１６】次に、上述のように構成された本実施例の
作用を説明する。被測定対象７表面に走査された光点の
レンズ２による像は、走査が進むに従がい結像面上を進
み、その軌跡は被測定対象７面の位置によらず直線とな
る。そして、この直線上の一点を光点像が通過する時刻
は、被測定対象７表面の位置と一定の幾何学的な関係が
あることから、走査開始からこの時刻までの時間を測定
することにより、被測定対象７の光点の位置が判定され
て被測定対象７の表面形状を検知することが可能とな
る。これを、図２乃至図４を用いてさらに詳細に説明す
る。いま、スリット板３には基準面６上のＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ各点の像位置に、それぞれ開口が設けられている
とき、被測定対象７表面が図１に示す形状であるとすれ
ば、この表面上のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを光点が通過する
とき、スリット板３上の各開口を光点像が通過する。図
２は、光電変換器４から出力されるパルス信号（同図
（ｂ），（ｃ））とスキャナー１の走査開始点のパルス
信号（同図（ａ））を示している。基準面６上を光点走
査するときはＡ〜Ｅのパルス信号が得られ、被測定対象
７面上のときはａ〜ｅのパルス信号が得られる。これら
のパルス信号の発生時点を計測することで、被測定対象
７面上の光点の位置が次のようにして求められる。
作用を説明する。被測定対象７表面に走査された光点の
レンズ２による像は、走査が進むに従がい結像面上を進
み、その軌跡は被測定対象７面の位置によらず直線とな
る。そして、この直線上の一点を光点像が通過する時刻
は、被測定対象７表面の位置と一定の幾何学的な関係が
あることから、走査開始からこの時刻までの時間を測定
することにより、被測定対象７の光点の位置が判定され
て被測定対象７の表面形状を検知することが可能とな
る。これを、図２乃至図４を用いてさらに詳細に説明す
る。いま、スリット板３には基準面６上のＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ各点の像位置に、それぞれ開口が設けられている
とき、被測定対象７表面が図１に示す形状であるとすれ
ば、この表面上のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを光点が通過する
とき、スリット板３上の各開口を光点像が通過する。図
２は、光電変換器４から出力されるパルス信号（同図
（ｂ），（ｃ））とスキャナー１の走査開始点のパルス
信号（同図（ａ））を示している。基準面６上を光点走
査するときはＡ〜Ｅのパルス信号が得られ、被測定対象
７面上のときはａ〜ｅのパルス信号が得られる。これら
のパルス信号の発生時点を計測することで、被測定対象
７面上の光点の位置が次のようにして求められる。
【００１７】図３はその測定原理を示すもので、基準面
６上の点Ｐに対応してスリット板３上に開口Ｉがあり、
被測定対象７面と線分ＰＩとの交点Ｐ’に光点が来たと
き、開口Ｉを光点像が通過する。また、走査開始パルス
発生器位置Ｓに走査光が来たとき、走査開始パルス信号
が発生する。スキャナー１の走査中心点Ｏを座標原点に
とり直交座標ｘ，ｙを図のようにとる。
６上の点Ｐに対応してスリット板３上に開口Ｉがあり、
被測定対象７面と線分ＰＩとの交点Ｐ’に光点が来たと
き、開口Ｉを光点像が通過する。また、走査開始パルス
発生器位置Ｓに走査光が来たとき、走査開始パルス信号
が発生する。スキャナー１の走査中心点Ｏを座標原点に
とり直交座標ｘ，ｙを図のようにとる。
【００１８】 ∠ＳＯＰ＝α，∠ＰＯＨ＝β，∠ＯＰＬ＝γ とする。α，β，γは各構成要素の位置から予め決めら
れたものである。ΔＯＰＰ’に正法定理を適用し、
れたものである。ΔＯＰＰ’に正法定理を適用し、
【数１】 ＯＰ’／sin γ＝ＯＰ／ sin（π−θ−γ） …（１） を得る。上式中、ＯＰ’，ＯＰはそれぞれ線分を示して
いる。これより線分ＯＰ’は
いる。これより線分ＯＰ’は
【数２】 ＯＰ’＝ＯＰ・sin γ／ sin（θ＋γ） …（２） として求まる。また、θは次のようにして求まる。図４
に走査開始パルス信号ＳとＰ，Ｐ’各点での光電変換器
４から出力される各パルス信号を示す。走査開始パルス
信号Ｓを起点としてＰ，Ｐ’パルス信号はＴ，Ｔ’後に
発生したとし、スキャナー１の走査角速度が一定値ωで
あるとすると、 α＝ω・Ｔ …（３） θ＝（Ｔ’−Ｔ）ω …（４） であり、（３），（４）両式より θ＝［（Ｔ’／Ｔ）−１］α …（５） となり、Ｔはスキャナー１の角速度ωとαとから決って
いるので、時間Ｔ’を測定することでθが求まる。Ｐ’
点の座標（ｘ，ｙ）は、 ｘ＝ＯＰ’・ sin（β−θ） …（６） ｙ＝ＯＰ’・ cos（β−θ） …（７） であるが、（５）式によりθが分れば（２）式より線分
ＯＰ’が決定され、従って（６），（７）によりＰ’点
の座標、即ち被測定対象７面上の光点の位置が求められ
る。図１の場合、上記と同様にしてａ〜ｅの各点の座標
が求まるので、これをもとに被測定対象７の表面形状が
決定される。
に走査開始パルス信号ＳとＰ，Ｐ’各点での光電変換器
４から出力される各パルス信号を示す。走査開始パルス
信号Ｓを起点としてＰ，Ｐ’パルス信号はＴ，Ｔ’後に
発生したとし、スキャナー１の走査角速度が一定値ωで
あるとすると、 α＝ω・Ｔ …（３） θ＝（Ｔ’−Ｔ）ω …（４） であり、（３），（４）両式より θ＝［（Ｔ’／Ｔ）−１］α …（５） となり、Ｔはスキャナー１の角速度ωとαとから決って
いるので、時間Ｔ’を測定することでθが求まる。Ｐ’
点の座標（ｘ，ｙ）は、 ｘ＝ＯＰ’・ sin（β−θ） …（６） ｙ＝ＯＰ’・ cos（β−θ） …（７） であるが、（５）式によりθが分れば（２）式より線分
ＯＰ’が決定され、従って（６），（７）によりＰ’点
の座標、即ち被測定対象７面上の光点の位置が求められ
る。図１の場合、上記と同様にしてａ〜ｅの各点の座標
が求まるので、これをもとに被測定対象７の表面形状が
決定される。
【００１９】上述のように、本実施例によれば、１回の
光点走査で被測定対象７面の複数の点の位置を検知でき
る。しかも複数の受光センサを設ける必要はなく、単一
の光電変換器で済み低コスト化が可能となる。
光点走査で被測定対象７面の複数の点の位置を検知でき
る。しかも複数の受光センサを設ける必要はなく、単一
の光電変換器で済み低コスト化が可能となる。
【００２０】次いで、図５及び図６には、本発明の第２
実施例を示す。本実施例は、スキャナー８が被測定対象
７表面を光点で２次元的に走査するように構成され、被
測定対象７面の３次元形状が測定可能となっている。こ
のため、スキャナー８は、ビーム光源８ａと、このビー
ム光源８ａからの光ビームをｘ方向（図のＡ1 →Ｅ1方
向）に走査する回転ミラー８ｂと、この回転ミラー８ｂ
の走査光をさらにｙ方向（図のＡ1 →Ａ6 方向）に走査
する振動ミラー８ｃとで構成されている。
実施例を示す。本実施例は、スキャナー８が被測定対象
７表面を光点で２次元的に走査するように構成され、被
測定対象７面の３次元形状が測定可能となっている。こ
のため、スキャナー８は、ビーム光源８ａと、このビー
ム光源８ａからの光ビームをｘ方向（図のＡ1 →Ｅ1方
向）に走査する回転ミラー８ｂと、この回転ミラー８ｂ
の走査光をさらにｙ方向（図のＡ1 →Ａ6 方向）に走査
する振動ミラー８ｃとで構成されている。
【００２１】そして、スキャナー８は被測定対象７面を
Ａ1 →Ｅ1 ，Ａ2 →Ｅ2 のように光点で走査する。この
各走査で、前記第１実施例の場合と同じ作用により、被
測定対象７の表面形状が求められる。これが実現される
ためには、一走査の中では被測定対象７面の上下位置に
関係なく、光点の像が基準面の場合と同一の直線上にあ
る必要がある。このため、レンズ２は図６に示すように
配置されている。即ち、各走査で光ビームの作る平面の
交線（図６では直線Ｏ1 −Ｏ2 ）の上にレンズ２が配置
されている。このような配置により、基準面６上の直線
Ａ1 Ｅ1 に対応して被測定対象７面の光点の描く曲線Ａ
1 ’Ｅ1 ’の像は、結像面上では直線となる。なぜな
ら、曲線Ａ1 ’Ｅ1 ’は平面ＬＡ1 Ｅ1 上にあるため、
この平面と像面（平面）との交線は直線となるからであ
る。以上は、他の走査Ａn Ｅn についても同様に成立す
る。上述のように、本実施例では、被測定対象７面の３
次元的な形状を検知することができる。
Ａ1 →Ｅ1 ，Ａ2 →Ｅ2 のように光点で走査する。この
各走査で、前記第１実施例の場合と同じ作用により、被
測定対象７の表面形状が求められる。これが実現される
ためには、一走査の中では被測定対象７面の上下位置に
関係なく、光点の像が基準面の場合と同一の直線上にあ
る必要がある。このため、レンズ２は図６に示すように
配置されている。即ち、各走査で光ビームの作る平面の
交線（図６では直線Ｏ1 −Ｏ2 ）の上にレンズ２が配置
されている。このような配置により、基準面６上の直線
Ａ1 Ｅ1 に対応して被測定対象７面の光点の描く曲線Ａ
1 ’Ｅ1 ’の像は、結像面上では直線となる。なぜな
ら、曲線Ａ1 ’Ｅ1 ’は平面ＬＡ1 Ｅ1 上にあるため、
この平面と像面（平面）との交線は直線となるからであ
る。以上は、他の走査Ａn Ｅn についても同様に成立す
る。上述のように、本実施例では、被測定対象７面の３
次元的な形状を検知することができる。
【００２２】図７には、本発明の第３実施例を示す。本
実施例は、前記図１に示した第１実施例の構成に対し、
スキャナー１の位置と、レンズ２、スリット板３及び光
電変換器４からなる受光部の位置とを入れ替えたもので
ある。投・受光の関係が逆になるだけで作用は前記第１
実施例の場合と同様である。
実施例は、前記図１に示した第１実施例の構成に対し、
スキャナー１の位置と、レンズ２、スリット板３及び光
電変換器４からなる受光部の位置とを入れ替えたもので
ある。投・受光の関係が逆になるだけで作用は前記第１
実施例の場合と同様である。
【００２３】図８には、本発明の第４実施例を示す。本
実施例は、スキャナー１に対し、２つの受光部が対称的
に配置されている。各受光部による作用は、前記第１実
施例の場合と同様であるが、被測定対象７面が鏡面に近
く、走査点が受光部から遠いときに受光量が小さくなっ
て測定誤差の大きくなるのを防止することができる。ま
た、投、受光角を測定精度のよくなる方向に分担するこ
とができるという利点もある。
実施例は、スキャナー１に対し、２つの受光部が対称的
に配置されている。各受光部による作用は、前記第１実
施例の場合と同様であるが、被測定対象７面が鏡面に近
く、走査点が受光部から遠いときに受光量が小さくなっ
て測定誤差の大きくなるのを防止することができる。ま
た、投、受光角を測定精度のよくなる方向に分担するこ
とができるという利点もある。
【００２４】図９には、本発明の第５実施例を示す。本
実施例は、スキャナー９を平行光走査型としたものであ
る。この実施例においても、走査光点の像がピンホール
（開口）を通過して光電変換器４からパルス信号が出力
される時刻を計測することにより被測定対象７面の形状
を検知する作用は、前記第１実施例の場合と同様であ
る。
実施例は、スキャナー９を平行光走査型としたものであ
る。この実施例においても、走査光点の像がピンホール
（開口）を通過して光電変換器４からパルス信号が出力
される時刻を計測することにより被測定対象７面の形状
を検知する作用は、前記第１実施例の場合と同様であ
る。
【００２５】図１０及び図１１には、本発明の第６実施
例を示す。上述した第１乃至第５の実施例においては、
光点の像がスリット板の各開口を通過する毎に光電変換
器から発生するパルス信号の発生時点を、走査開始時点
を起点として計測することにより、被測定対象の表面形
状を検知している。ここで、光学的条件から、これらの
パルス信号の波高値及び波形が変化するために、その発
生時点の判定が困難になる場合がある。開口が単一の場
合には、繰り返し発生するパルス信号は、略一定値であ
るので適当なスライスレベルで弁別して得られる矩形パ
ルスの中間点をパルス信号の発生時点とすればよい。し
かし、上述した各実施例の場合、各パルス信号の波高値
及び波形は異なるので、このような方法はとれない。そ
こで、本実施例から第９実施例までは、各パルス信号の
波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に求め
る手段を与えるものである。
例を示す。上述した第１乃至第５の実施例においては、
光点の像がスリット板の各開口を通過する毎に光電変換
器から発生するパルス信号の発生時点を、走査開始時点
を起点として計測することにより、被測定対象の表面形
状を検知している。ここで、光学的条件から、これらの
パルス信号の波高値及び波形が変化するために、その発
生時点の判定が困難になる場合がある。開口が単一の場
合には、繰り返し発生するパルス信号は、略一定値であ
るので適当なスライスレベルで弁別して得られる矩形パ
ルスの中間点をパルス信号の発生時点とすればよい。し
かし、上述した各実施例の場合、各パルス信号の波高値
及び波形は異なるので、このような方法はとれない。そ
こで、本実施例から第９実施例までは、各パルス信号の
波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に求め
る手段を与えるものである。
【００２６】まず、本実施例は、これらの手段における
基本的構成例を示している。図１０において、１０はス
キャナー１で被測定対象７表面に走査された光点の像を
結び像面上の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生
するレシーバであり、レシーバ１０には前記第１実施例
等におけるレンズ、複数の開口を持つスリット板及び光
電変換器の機能が備えられている。レシーバ１０で発生
したパルス信号は、各パルス信号の発生時点を求めるた
めの所要の情報を出力する判定レベル検出回路１２と、
そのパルス信号あるいはパルス信号に所定の処理を施し
た信号を一定時間遅延させる遅延回路１１に入力されて
いる。判定レベル検出回路１２からの情報と遅延回路１
１からの遅延信号は比較回路１３に入力されて各パルス
信号の発生時点が求められ、計数回路１４で走査開始か
らそのパルス信号の発生時点までの時間が計数されるよ
うになっている。１５はその計数値に基づいて被測定対
象７面上の光点の位置を求める演算回路である。
基本的構成例を示している。図１０において、１０はス
キャナー１で被測定対象７表面に走査された光点の像を
結び像面上の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生
するレシーバであり、レシーバ１０には前記第１実施例
等におけるレンズ、複数の開口を持つスリット板及び光
電変換器の機能が備えられている。レシーバ１０で発生
したパルス信号は、各パルス信号の発生時点を求めるた
めの所要の情報を出力する判定レベル検出回路１２と、
そのパルス信号あるいはパルス信号に所定の処理を施し
た信号を一定時間遅延させる遅延回路１１に入力されて
いる。判定レベル検出回路１２からの情報と遅延回路１
１からの遅延信号は比較回路１３に入力されて各パルス
信号の発生時点が求められ、計数回路１４で走査開始か
らそのパルス信号の発生時点までの時間が計数されるよ
うになっている。１５はその計数値に基づいて被測定対
象７面上の光点の位置を求める演算回路である。
【００２７】次に、図１１を用いて本実施例の作用を説
明する。図１１の横軸は時間ｔ、縦軸はパルス信号の信
号レベルｖを示している。判定レベル検出回路１２から
パルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として
各パルス信号のピークレベルｖp に比例した判定レベル
信号α・ｖp ，又は波形面積Ｓ及びその１／２の値Ｓ／
２等の情報が出力される。比較回路１３では、所要の情
報が判定レベル信号α・ｖp の場合は、遅延回路１１で
遅延させたパルス信号をその判定レベル信号α・ｖp で
弁別し、Ｔ1 ，Ｔ2 を求めてその中点Ｔm をパルス信号
の発生時点とする。また所要の情報が波形面積Ｓ及びＳ
／２の場合は、遅延回路１１で遅延させた波形面積Ｓ信
号をＳ／２で弁別し、パルス信号の重心点Ｔg をパルス
信号の発生時点とする。さらに前記の判定レベル信号α
・ｖp におけるα＝１としてパルス信号のピークレベル
時点Ｔp をその発生時点とする。これによりレシーバ１
０から発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なっ
てもその発生時点が正確に求められる。その後、計数回
路１４で走査開始から各パルス信号の発生時点までの時
間が計数され、演算回路でその計数値に基づいて被測定
対象７の表面形状が精度よく測定される。
明する。図１１の横軸は時間ｔ、縦軸はパルス信号の信
号レベルｖを示している。判定レベル検出回路１２から
パルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として
各パルス信号のピークレベルｖp に比例した判定レベル
信号α・ｖp ，又は波形面積Ｓ及びその１／２の値Ｓ／
２等の情報が出力される。比較回路１３では、所要の情
報が判定レベル信号α・ｖp の場合は、遅延回路１１で
遅延させたパルス信号をその判定レベル信号α・ｖp で
弁別し、Ｔ1 ，Ｔ2 を求めてその中点Ｔm をパルス信号
の発生時点とする。また所要の情報が波形面積Ｓ及びＳ
／２の場合は、遅延回路１１で遅延させた波形面積Ｓ信
号をＳ／２で弁別し、パルス信号の重心点Ｔg をパルス
信号の発生時点とする。さらに前記の判定レベル信号α
・ｖp におけるα＝１としてパルス信号のピークレベル
時点Ｔp をその発生時点とする。これによりレシーバ１
０から発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なっ
てもその発生時点が正確に求められる。その後、計数回
路１４で走査開始から各パルス信号の発生時点までの時
間が計数され、演算回路でその計数値に基づいて被測定
対象７の表面形状が精度よく測定される。
【００２８】図１２及び図１３には、本発明の第７実施
例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路１２の具体
的な構成例を示している。判定レベル検出回路１２は、
レシーバ１０からのパルス信号のピークレベルｖp を検
出するピーク検出回路１２ａと、そのピークレベルｖp
に比例するレベルα・ｖp を保持する保持回路１２ｂと
で構成され、判定レベル検出回路１２からは判定レベル
信号α・ｖp が出力されるようになっている。比較回路
１３は遅延回路１１で遅延させたパルス信号を判定レベ
ル信号α・ｖp で弁別することによりパルス信号の発生
時点を求めるようになっている。
例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路１２の具体
的な構成例を示している。判定レベル検出回路１２は、
レシーバ１０からのパルス信号のピークレベルｖp を検
出するピーク検出回路１２ａと、そのピークレベルｖp
に比例するレベルα・ｖp を保持する保持回路１２ｂと
で構成され、判定レベル検出回路１２からは判定レベル
信号α・ｖp が出力されるようになっている。比較回路
１３は遅延回路１１で遅延させたパルス信号を判定レベ
ル信号α・ｖp で弁別することによりパルス信号の発生
時点を求めるようになっている。
【００２９】図１３のタイムチャートを用いて本実施例
の作用を説明する。同図（ａ）のＳＰは走査開始時に発
生するスタートパルス、同図（ｂ）はレシーバ１０から
出力されるパルス信号であり、複数の開口を通過する毎
に発生するパルス列である。Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，…は表
面形状測定ピッチの境界点であり、スタートパルスＳＰ
から各一定の関係がある。従って各パルス信号の発生時
点は、これらの境界点から計測されればよい。同図
（ｃ）はピーク検出回路１２ａから出力されるピークレ
ベルｖp であり、各パルス信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，…のピーク
レベルｖp は、Ｔ2，Ｔ3 ，…各時点には求められてい
る。同図（ｄ）は遅延回路１１の出力であり、各測定ピ
ッチ区間のパルス信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，…は１区間分遅延さ
れて出力される。α・ｖp （αは例えば１／２）保持回
路１２ｂの出力である。同図（ｅ）は比較回路１３の弁
別出力であり、各パルス信号のレベルが判別レベルα・
ｖp を超えたときに矩形波パルスが出力される。計数回
路１４では、この矩形波パルスの立上りと立下りの中間
点を各パルス信号の発生時点と決め、測定ピッチ境界か
らの時間を計数することにより、走査開始から発生時点
までの時間を求める。本実施例によれば、レシーバ１０
から出力されるパルス信号の波高値及び波形が次々と異
なるものであっても、各パルス信号の発生時刻が正確に
求められる。そして複雑な演算操作等を要さないので、
高速動作が可能であり、且つ回路がシンプルであること
から低コスト化が達成される。
の作用を説明する。同図（ａ）のＳＰは走査開始時に発
生するスタートパルス、同図（ｂ）はレシーバ１０から
出力されるパルス信号であり、複数の開口を通過する毎
に発生するパルス列である。Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，…は表
面形状測定ピッチの境界点であり、スタートパルスＳＰ
から各一定の関係がある。従って各パルス信号の発生時
点は、これらの境界点から計測されればよい。同図
（ｃ）はピーク検出回路１２ａから出力されるピークレ
ベルｖp であり、各パルス信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，…のピーク
レベルｖp は、Ｔ2，Ｔ3 ，…各時点には求められてい
る。同図（ｄ）は遅延回路１１の出力であり、各測定ピ
ッチ区間のパルス信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，…は１区間分遅延さ
れて出力される。α・ｖp （αは例えば１／２）保持回
路１２ｂの出力である。同図（ｅ）は比較回路１３の弁
別出力であり、各パルス信号のレベルが判別レベルα・
ｖp を超えたときに矩形波パルスが出力される。計数回
路１４では、この矩形波パルスの立上りと立下りの中間
点を各パルス信号の発生時点と決め、測定ピッチ境界か
らの時間を計数することにより、走査開始から発生時点
までの時間を求める。本実施例によれば、レシーバ１０
から出力されるパルス信号の波高値及び波形が次々と異
なるものであっても、各パルス信号の発生時刻が正確に
求められる。そして複雑な演算操作等を要さないので、
高速動作が可能であり、且つ回路がシンプルであること
から低コスト化が達成される。
【００３０】図１４及び図１５には、本発明の第８実施
例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路１２の具体
的な他の構成例を示している。判定レベル検出回路１２
は、レシーバ１０からのパルス信号を測定ピッチ毎に積
分して波形面積Ｓを求める積算回路１２ｃと、その積分
された波形面積Ｓの１／２の値Ｓ／２を保持する保持回
路１２ｄとで構成され、判定レベル検出回路１２から
は、その波形面積Ｓ信号とＳ／２信号とが出力されるよ
うになっている。比較回路１３は遅延回路１１で遅延さ
せた波形面積Ｓ信号をＳ／２信号で弁別し、パルス信号
の重心点からその発生時点を求めるようになっている。
例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路１２の具体
的な他の構成例を示している。判定レベル検出回路１２
は、レシーバ１０からのパルス信号を測定ピッチ毎に積
分して波形面積Ｓを求める積算回路１２ｃと、その積分
された波形面積Ｓの１／２の値Ｓ／２を保持する保持回
路１２ｄとで構成され、判定レベル検出回路１２から
は、その波形面積Ｓ信号とＳ／２信号とが出力されるよ
うになっている。比較回路１３は遅延回路１１で遅延さ
せた波形面積Ｓ信号をＳ／２信号で弁別し、パルス信号
の重心点からその発生時点を求めるようになっている。
【００３１】図１５のタイムチャートを用いて本実施例
の作用を説明する。同図の（ａ），（ｂ）については、
前記図１３の場合と同じである。同図（ｃ）は積算回路
１２ｃの出力波形で、各パルス信号を積分して得られる
ものである。この最終値はパルス信号の波形面積Ｓに相
当する。同図（ｄ）は波形面積Ｓ信号を１測定ピッチ遅
延させたものであり、これをＳ／２で弁別して得られる
波形が同図（ｅ）である。この波形の立上り時点は各パ
ルス信号の波形面積Ｓの１／２の点つまり重心点を与え
るものであり、この時点をパルス信号の発生時点とす
る。本実施例は、パルス信号の波形が左右対称形でない
場合に、前記第７実施例に比べて、より真のパルス発生
時点を与える。そして複雑な演算を要することなく、簡
単、且つ高速にパルス信号の発生時点を求めることがで
きる。
の作用を説明する。同図の（ａ），（ｂ）については、
前記図１３の場合と同じである。同図（ｃ）は積算回路
１２ｃの出力波形で、各パルス信号を積分して得られる
ものである。この最終値はパルス信号の波形面積Ｓに相
当する。同図（ｄ）は波形面積Ｓ信号を１測定ピッチ遅
延させたものであり、これをＳ／２で弁別して得られる
波形が同図（ｅ）である。この波形の立上り時点は各パ
ルス信号の波形面積Ｓの１／２の点つまり重心点を与え
るものであり、この時点をパルス信号の発生時点とす
る。本実施例は、パルス信号の波形が左右対称形でない
場合に、前記第７実施例に比べて、より真のパルス発生
時点を与える。そして複雑な演算を要することなく、簡
単、且つ高速にパルス信号の発生時点を求めることがで
きる。
【００３２】図１６及び図１７には、本発明の第９実施
例を示す。本実施例では、レシーバ１０から出力される
パルス信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路１６と、こ
のデジタル化されたパルス信号値と測定ピッチの開始点
からの時間との積を加算していく積和回路１７と、デジ
タル化されたパルス信号値を加算していく積算回路１８
と、積和回路１７と積算回路１８の両出力からパルス信
号の重心を求める割算回路１９と、この割算回路１９の
出力、即ちパルス信号の発生時刻から被測定対象７の表
面位置を計算する演算回路１５とが備えられている。
例を示す。本実施例では、レシーバ１０から出力される
パルス信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路１６と、こ
のデジタル化されたパルス信号値と測定ピッチの開始点
からの時間との積を加算していく積和回路１７と、デジ
タル化されたパルス信号値を加算していく積算回路１８
と、積和回路１７と積算回路１８の両出力からパルス信
号の重心を求める割算回路１９と、この割算回路１９の
出力、即ちパルス信号の発生時刻から被測定対象７の表
面位置を計算する演算回路１５とが備えられている。
【００３３】図１７を用いて本実施例の作用を説明す
る。測定ピッチ区間の始点を原点として時刻ｔ1 ，
ｔ2 ，…ｔi におけるレシーバ１０からの出力信号レベ
ルｖ1 ，ｖ2 ，…ｖi …が得られたものとする。積和回
路１７は、
る。測定ピッチ区間の始点を原点として時刻ｔ1 ，
ｔ2 ，…ｔi におけるレシーバ１０からの出力信号レベ
ルｖ1 ，ｖ2 ，…ｖi …が得られたものとする。積和回
路１７は、
【数３】 Ｖ＝ｖ1 ・ｔ1 ＋ｖ2 ・ｔ2 ＋…＋ｖi ・ｔi ＋… を算出し、積算回路１８は、 Ｓ＝ｖ1 ＋ｖ2 ＋…ｖi ＋… を求める。割算回路１９は上記ＶとＳの値から ｔ’＝Ｖ／Ｓ を求める。このｔ’はパルス信号波形の重心を与えるも
のであり、この値を各パルス信号の発生時刻とする。こ
のようにして、本実施例は測定ピッチ区間内のパルス信
号の発生時刻が、その測定ピッチ区間の終了時点で正確
に与えられる。
のであり、この値を各パルス信号の発生時刻とする。こ
のようにして、本実施例は測定ピッチ区間内のパルス信
号の発生時刻が、その測定ピッチ区間の終了時点で正確
に与えられる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナー
と、光点の像を結像するレンズと、光点の像の軌跡上に
複数の開口を持つスリット板と、開口を通過する光をパ
ルス信号に変換する光電変換器と、走査開始から光電変
換器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて
被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路と
を具備させたため、軌跡上の１点を光点像が通過する時
刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何学的な関係があ
ることから、単一の光電変換器で被測定対象の表面形状
を高速で詳細に測定することができる。従って高速で走
行する帯状物等の表面形状も確実に測定することができ
る。また、開口を通過する各点の測定に光源のエネルギ
が有効に使われるので光源のパワーを小さくすることが
できる。
第１に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナー
と、光点の像を結像するレンズと、光点の像の軌跡上に
複数の開口を持つスリット板と、開口を通過する光をパ
ルス信号に変換する光電変換器と、走査開始から光電変
換器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて
被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路と
を具備させたため、軌跡上の１点を光点像が通過する時
刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何学的な関係があ
ることから、単一の光電変換器で被測定対象の表面形状
を高速で詳細に測定することができる。従って高速で走
行する帯状物等の表面形状も確実に測定することができ
る。また、開口を通過する各点の測定に光源のエネルギ
が有効に使われるので光源のパワーを小さくすることが
できる。
【００３５】第２に、スキャナーは被測定対象表面を光
点で２次元的に走査するように構成したため、被測定対
象表面の３次元形状を高速で詳細に測定することができ
る。
点で２次元的に走査するように構成したため、被測定対
象表面の３次元形状を高速で詳細に測定することができ
る。
【００３６】第３に、被測定対象表面を光点で走査する
スキャナーと、光点の像が結像面位置の複数の点を通過
する毎にパルス信号を発生するレシーバと、このパルス
信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判
定レベル検出回路と、パルスあるいは該パルス信号に所
定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路
と、判定レベル検出回路からの情報及び遅延回路からの
遅延信号を受けてパルス信号の発生時点を求める比較回
路と、走査開始からパルス信号の発生時点までの時間を
計数する計数回路と、その計数値に基づいて被測定対象
面上の光点の位置を求める演算回路とを具備させたた
め、判定レベル検出回路からパルス信号の発生時点を求
めるための所要の情報として、例えばパルス信号のピー
クレベルに比例した判定レベル信号、又はパルス信号の
波形面積及びその１／２の値等の信号を出力させること
により、比較回路で遅延パルス信号を上記の判定レベル
信号で弁別してその弁別信号の中点を求め、又は遅延さ
せた波形面積信号を波形面積の１／２の値で弁別してパ
ルス信号の重心点を求め、これらをパルス信号の発生時
点とすることにより、レシーバから発生する各パルス信
号の波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に
求めることができて被測定対象の表面形状を一層精度よ
く測定することができる。
スキャナーと、光点の像が結像面位置の複数の点を通過
する毎にパルス信号を発生するレシーバと、このパルス
信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判
定レベル検出回路と、パルスあるいは該パルス信号に所
定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路
と、判定レベル検出回路からの情報及び遅延回路からの
遅延信号を受けてパルス信号の発生時点を求める比較回
路と、走査開始からパルス信号の発生時点までの時間を
計数する計数回路と、その計数値に基づいて被測定対象
面上の光点の位置を求める演算回路とを具備させたた
め、判定レベル検出回路からパルス信号の発生時点を求
めるための所要の情報として、例えばパルス信号のピー
クレベルに比例した判定レベル信号、又はパルス信号の
波形面積及びその１／２の値等の信号を出力させること
により、比較回路で遅延パルス信号を上記の判定レベル
信号で弁別してその弁別信号の中点を求め、又は遅延さ
せた波形面積信号を波形面積の１／２の値で弁別してパ
ルス信号の重心点を求め、これらをパルス信号の発生時
点とすることにより、レシーバから発生する各パルス信
号の波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に
求めることができて被測定対象の表面形状を一層精度よ
く測定することができる。
【００３７】第４に、判定レベル検出回路を、具体的に
レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピ
ーク検出回路と、そのピークレベルに比例するレベルを
保持回路とで構成し、比較回路は遅延パルス信号を保持
回路に保持されたレベルで弁別することよりパルス信号
の発生時点を求めるように構成したため、レシーバから
発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもそ
の発生時点を高い精度をもって確実に求めることができ
る。
レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピ
ーク検出回路と、そのピークレベルに比例するレベルを
保持回路とで構成し、比較回路は遅延パルス信号を保持
回路に保持されたレベルで弁別することよりパルス信号
の発生時点を求めるように構成したため、レシーバから
発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもそ
の発生時点を高い精度をもって確実に求めることができ
る。
【００３８】第５に、判定レベル検出回路を、具体的に
レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分
する積算回路と、その積分値の１／２の値を保持する保
持回路とで構成し、比較回路は遅延させた積算回路の積
分出力を保持回路に保持された値で弁別することにより
パルス信号の発生時点を求めるように構成したため、パ
ルス信号の重心点が正確に求められてレシーバから発生
する各パルス信号の波高値又は波形が異なってもその発
生時点を高い精度をもって正確に求めることができる。
レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分
する積算回路と、その積分値の１／２の値を保持する保
持回路とで構成し、比較回路は遅延させた積算回路の積
分出力を保持回路に保持された値で弁別することにより
パルス信号の発生時点を求めるように構成したため、パ
ルス信号の重心点が正確に求められてレシーバから発生
する各パルス信号の波高値又は波形が異なってもその発
生時点を高い精度をもって正確に求めることができる。
【図１】本発明に係る表面形状測定装置の第１実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】上記第１実施例の作用を説明するためのタイミ
ングチャートである。
ングチャートである。
【図３】上記第１実施例の作用を説明するための光路図
である。
である。
【図４】上記図３に付随して第１実施例の作用を説明す
るためのタイミングチャートである。
るためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図６】上記第２実施例の作用を説明するための光路図
である。
である。
【図７】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す構成図である。
【図９】本発明の第５実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第６実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１１】上記第６実施例においてパルス信号の発生時
点決定アルゴリズムを説明するための図である。
点決定アルゴリズムを説明するための図である。
【図１２】本発明の第７実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１３】上記第７実施例の作用を説明するためのタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図１４】本発明の第８実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１５】上記第８実施例の作用を説明するためのタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図１６】本発明の第９実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１７】上記第９実施例の作用を説明するための図で
ある。
ある。
【図１８】従来の表面形状測定装置の構成図である。
１，８，９ スキャナー ２ レンズ ３ スリット板 ４ 光電変換器 ５ 信号処理回路 ７ 被測定対象 １０ レシーバ １１ 遅延回路 １２ 判定レベル検出回路 １２ａ ピーク検出回路 １２ｂ，１２ｄ 保持回路 １２ｃ 積算回路 １３ 比較回路 １４ 計数回路 １５ 演算回路
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定対象表面を光点で走査するスキャ
ナーと、前記光点の像を結像するレンズと、結像面位置
に配置され前記光点の像の軌跡上に複数の開口を持つス
リット板と、前記開口を通過する光をパルス信号に変換
する光電変換器と、走査開始から前記光電変換器からの
パルス信号の発生時点までの時間に基づいて前記被測定
対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路とを有す
ることを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 前記スキャナーは、被測定対象表面を光
点で２次元的に走査するように構成してなることを特徴
とする請求項１記載の表面形状測定装置。 - 【請求項３】 被測定対象表面を光点で走査するスキャ
ナーと、前記光点の像が結像面位置の複数の点を通過す
る毎にパルス信号を発生するレシーバと、該レシーバか
らのパルス信号を入力し当該パルス信号の発生時点を求
めるための所要の情報を出力する判定レベル検出回路
と、前記レシーバからのパルス信号あるいは該パルス信
号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延
回路と、前記判定レベル検出回路からの情報及び前記遅
延回路からの遅延信号を受けて前記パルス信号の発生時
点を求める比較回路と、走査開始から前記パルス信号の
発生時点までの時間を計数する計数回路と、該計数回路
の計数値に基づいて前記被測定対象面上の光点の位置を
求める演算回路とを有することを特徴とする表面形状測
定装置。 - 【請求項４】 前記判定レベル検出回路は、前記レシー
バからのパルス信号のピークレベルを検出するピーク検
出回路と、該ピーク検出回路で検出されたピークレベル
に比例するレベルを保持する保持回路とで構成し、前記
比較回路は、前記遅延回路で遅延させたパルス信号を前
記保持回路に保持されたレベルで弁別することにより前
記パルス信号の発生時点を求めるように構成してなるこ
とを特徴とする請求項３記載の表面形状測定装置。 - 【請求項５】 前記判定レベル検出回路は、前記レシー
バからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分する積
算回路と、該積算回路の積分値の１／２の値を保持する
保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延回路で
遅延させた前記積算回路の積分出力を前記保持回路に保
持された値で弁別することにより前記パルス信号の発生
時点を求めるように構成してなることを特徴とする請求
項３記載の表面形状測定装置。
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