JPH0666521A - 光学式測定ヘッド - Google Patents
光学式測定ヘッドInfo
- Publication number
- JPH0666521A JPH0666521A JP22001092A JP22001092A JPH0666521A JP H0666521 A JPH0666521 A JP H0666521A JP 22001092 A JP22001092 A JP 22001092A JP 22001092 A JP22001092 A JP 22001092A JP H0666521 A JPH0666521 A JP H0666521A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image pickup
- image
- xmax
- measuring head
- light
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- Withdrawn
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学式測定ヘッドの分解能を低下させること
なく測定可能範囲を拡げる。 【構成】 撮像光学系のフィルタ１１及びレンズ１２を
直通した光をビームスプリッタ１３で２方向に分岐し、
その分岐された測定光の被測定物の異なる領域に対応す
る領域をそれぞれＣＣＤ形撮像素子１４Ａ，１４Ｂに結
合させる。
なく測定可能範囲を拡げる。 【構成】 撮像光学系のフィルタ１１及びレンズ１２を
直通した光をビームスプリッタ１３で２方向に分岐し、
その分岐された測定光の被測定物の異なる領域に対応す
る領域をそれぞれＣＣＤ形撮像素子１４Ａ，１４Ｂに結
合させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元測定機に用いる
光学式測定ヘッドに関する。
光学式測定ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】物体の形状を測定する装置として三次元
測定機がある。従来の三次元測定機は接触式の測定ヘッ
ドを具え、被測定物に接触式センサを接触させてタッチ
（接触）信号が入った位置をとり込み、被測定物の形状
を測定するものである。ところが近年、接触式ヘッドで
は測定できない柔かな物体（粘土、紙、布、皮等）を測
定したい、また、より高速に測定したいという目的か
ら、光学式測定ヘッドによる非接触測定へのニーズが高
まっている。
測定機がある。従来の三次元測定機は接触式の測定ヘッ
ドを具え、被測定物に接触式センサを接触させてタッチ
（接触）信号が入った位置をとり込み、被測定物の形状
を測定するものである。ところが近年、接触式ヘッドで
は測定できない柔かな物体（粘土、紙、布、皮等）を測
定したい、また、より高速に測定したいという目的か
ら、光学式測定ヘッドによる非接触測定へのニーズが高
まっている。
【０００３】光学式測定の一つの方法として光切断法が
ある。図３に光切断法の原理を示す。同図に示すよう
に、光切断法ではスリット発生器１により発生させたス
リット光２を被測定物３に対して照射し、スリット光２
が照射された被測定物３を斜め方向から観察するもので
ある。照射されたスリット光は斜め方向から見ると被測
定物３の形状に応じて曲って見え、この像をカメラでと
らえると図３（Ｂ）のようになる。
ある。図３に光切断法の原理を示す。同図に示すよう
に、光切断法ではスリット発生器１により発生させたス
リット光２を被測定物３に対して照射し、スリット光２
が照射された被測定物３を斜め方向から観察するもので
ある。照射されたスリット光は斜め方向から見ると被測
定物３の形状に応じて曲って見え、この像をカメラでと
らえると図３（Ｂ）のようになる。
【０００４】このときのスリット発生器１、被測定物３
及びＣＣＤカメラ４の配置は図４（Ａ），（Ｂ）に示す
通りであり、スリット光２の照射方向とＣＣＤカメラ４
による観察方向とのなす角度はθとなっている。また、
カメラ４の撮像系は図５に示す通りであり、ＣＣＤ形撮
像素子５の前方にレンズ６及びフィルタ７が配置された
ものである。そして、上記測定の光学配置は図６
（Ａ），（Ｂ）に示す通りである。図において、Ｈはレ
ンズ６の中心、ｆはレンズ５の焦点距離、ＬはＯＨ間距
離、Ａ0 ，Ｂ0 はＣＣＤ形撮像素子５の撮像面の幅、
Ａ，Ｂは被測定物までの距離Ｌの場合の物体幅、α，β
は画像内座標である。
及びＣＣＤカメラ４の配置は図４（Ａ），（Ｂ）に示す
通りであり、スリット光２の照射方向とＣＣＤカメラ４
による観察方向とのなす角度はθとなっている。また、
カメラ４の撮像系は図５に示す通りであり、ＣＣＤ形撮
像素子５の前方にレンズ６及びフィルタ７が配置された
ものである。そして、上記測定の光学配置は図６
（Ａ），（Ｂ）に示す通りである。図において、Ｈはレ
ンズ６の中心、ｆはレンズ５の焦点距離、ＬはＯＨ間距
離、Ａ0 ，Ｂ0 はＣＣＤ形撮像素子５の撮像面の幅、
Ａ，Ｂは被測定物までの距離Ｌの場合の物体幅、α，β
は画像内座標である。
【０００５】この光学配置でＣＣＤカメラ４内の座標が
（β，α）となる点の（Ｘ，Ｚ）座標は次式で求められ
る。
（β，α）となる点の（Ｘ，Ｚ）座標は次式で求められ
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】したがって、上述した光切断法では、Ｘ方
向に伸びたスリット光によりＹ＝０なる平面で被測定物
３を切断したときの断面（Ｘ，Ｚ）座標を一度の撮像に
より得ることができ、高速の形状測定が可能となる。
向に伸びたスリット光によりＹ＝０なる平面で被測定物
３を切断したときの断面（Ｘ，Ｚ）座標を一度の撮像に
より得ることができ、高速の形状測定が可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述した形状測定にお
ける測定分解能は、ＣＣＤ形撮像素子５の画素当りに写
像される長さに対応する。例えばθ＝４５°，ｆ＝６７
mm，Ｌ＝１７０mmで光学系を設計した場合、Ｘ方向の一
画素に対応する長さ３５μｍ，Ｚ方向の一画素に対応す
る長さは４９μｍとなり、また、Ｘ方向の測定可能幅は
１５．６mm，Ｚ方向の測定可能幅は２５．２mmとなる。
ける測定分解能は、ＣＣＤ形撮像素子５の画素当りに写
像される長さに対応する。例えばθ＝４５°，ｆ＝６７
mm，Ｌ＝１７０mmで光学系を設計した場合、Ｘ方向の一
画素に対応する長さ３５μｍ，Ｚ方向の一画素に対応す
る長さは４９μｍとなり、また、Ｘ方向の測定可能幅は
１５．６mm，Ｚ方向の測定可能幅は２５．２mmとなる。
【０００９】このような形状測定において測定の能率を
上げるためには、Ｘ方向の測定可能幅を拡げればよい
が、上述したように分解能と測定可能幅とは相反する関
係にあるので、分解能を低下させることなく測定可能幅
を拡げるのが困難であった。
上げるためには、Ｘ方向の測定可能幅を拡げればよい
が、上述したように分解能と測定可能幅とは相反する関
係にあるので、分解能を低下させることなく測定可能幅
を拡げるのが困難であった。
【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、分解能を
低下させることなく測定可能幅を拡げた光学式測定ヘッ
ドを提供することを目的とする。
低下させることなく測定可能幅を拡げた光学式測定ヘッ
ドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光学式測定ヘッドは、撮像素子と、該撮像素子
に測定光を入射して像を結像する撮像光学系とを具えた
光学式測定ヘッドであって、入射した測定光を２方向に
分岐するビームスプリッタを少なくとも１個具えると共
に、分岐された各測定光の互いに異なる領域をそれぞれ
結像する２個以上の撮像素子を具備することを特徴とす
る。
明に係る光学式測定ヘッドは、撮像素子と、該撮像素子
に測定光を入射して像を結像する撮像光学系とを具えた
光学式測定ヘッドであって、入射した測定光を２方向に
分岐するビームスプリッタを少なくとも１個具えると共
に、分岐された各測定光の互いに異なる領域をそれぞれ
結像する２個以上の撮像素子を具備することを特徴とす
る。
【００１２】
【作用】入射する測定光をビームスプリッタにより２以
上の測定光に分岐し、各測定光の互いに異なる領域のそ
れぞれを２個以上の撮像素子に結像し、各撮像素子に結
合された互いに異なる領域の像を合せて全体像を測定す
る。これにより、分解能を低下せずに測定可能幅を拡げ
ることができる。
上の測定光に分岐し、各測定光の互いに異なる領域のそ
れぞれを２個以上の撮像素子に結像し、各撮像素子に結
合された互いに異なる領域の像を合せて全体像を測定す
る。これにより、分解能を低下せずに測定可能幅を拡げ
ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１４】図１は一実施例に係る光学式測定ヘッドの
概略図である。同図に示すように、この光学式測定ヘッ
ドの撮像光学系は入射側からフィルタ１１，レンズ１２
及びビームスプリッタ１３を順次配置したものであり、
ビームスプリッタ１３の２つの出射側に、それぞれ撮像
素子としてＣＣＤ形撮像素子１４Ａ，１４Ｂが配置され
ている。
概略図である。同図に示すように、この光学式測定ヘッ
ドの撮像光学系は入射側からフィルタ１１，レンズ１２
及びビームスプリッタ１３を順次配置したものであり、
ビームスプリッタ１３の２つの出射側に、それぞれ撮像
素子としてＣＣＤ形撮像素子１４Ａ，１４Ｂが配置され
ている。
【００１５】かかる光学系測定ヘッドでは、フィルタ１
１により外乱光が除去された測定光がレンズ１２に入射
し、その後、ビームスプリッタ１３に入る。この測定光
はビームスプリッタ１３により直交する２方向に分岐さ
れ、その分岐された各測定光の一部の領域が撮像素子１
４Ａ，１４Ｂに入射し、像を結像するようになってい
る。ここで、撮像素子１４Ａに結像するのは被測定物の
Ｘ軸方向の０≦Ｘ≦ＸMA X に対応する領域であり、Ｘ
MAX ／２が撮像素子１４Ａの中心に位置するようになっ
ている。また、撮像素子１４Ｂに結像するのは−ＸMAX
≦Ｘ≦０の領域であり、−ＸMAX ／２が撮像素子１４Ｂ
の中心に位置するようになっている。そして、撮像素子
１４Ａ，１４Ｂ撮像された像を合せることにより、被測
定物のＸ軸方向の−ＸMAX ≦Ｘ≦ＸMAX の領域全体を測
定することができる。
１により外乱光が除去された測定光がレンズ１２に入射
し、その後、ビームスプリッタ１３に入る。この測定光
はビームスプリッタ１３により直交する２方向に分岐さ
れ、その分岐された各測定光の一部の領域が撮像素子１
４Ａ，１４Ｂに入射し、像を結像するようになってい
る。ここで、撮像素子１４Ａに結像するのは被測定物の
Ｘ軸方向の０≦Ｘ≦ＸMA X に対応する領域であり、Ｘ
MAX ／２が撮像素子１４Ａの中心に位置するようになっ
ている。また、撮像素子１４Ｂに結像するのは−ＸMAX
≦Ｘ≦０の領域であり、−ＸMAX ／２が撮像素子１４Ｂ
の中心に位置するようになっている。そして、撮像素子
１４Ａ，１４Ｂ撮像された像を合せることにより、被測
定物のＸ軸方向の−ＸMAX ≦Ｘ≦ＸMAX の領域全体を測
定することができる。
【００１６】このように測定光を分岐し、各分岐光の互
いに異なる領域を複数の撮像素子で撮像し、その像を合
せることにより、分解能を低下させずに測定可能範囲を
拡げることができ、産業用ロボットなどの三次元測定機
に用いて好適なものである。
いに異なる領域を複数の撮像素子で撮像し、その像を合
せることにより、分解能を低下させずに測定可能範囲を
拡げることができ、産業用ロボットなどの三次元測定機
に用いて好適なものである。
【００１７】図２には他の実施例に係る光学式測定ヘッ
ドを概念的に示す。同図に示すように、この光学式測定
ヘッドは、撮像光学系に３個のビームスプリッタ１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを具備している。ここで、ビームス
プリッタ１３Ａはレンズ１２を直通した測定光を互いに
直交する２方向に分岐するのもであり、ビームスプリッ
タ１３Ｂ，１３Ｃはビームスプリッタ１３Ａの２つの出
射側に配置されて、各分岐光の異なる領域をそれぞれ直
交する２方向に分岐するものである。そして、ビームス
プリッタ１３Ｂ，１３Ｃの各出射側にＣＣＤ形撮像素子
１４Ａ〜１４Ｄが配置され、各撮像素子１４Ａ〜１４Ｄ
はそれぞれ被測定物のＸ軸方向の異なる領域に対応する
測定光を結像するように配置されている。すなわち、撮
像素子１４ＡはＸMAX ≦Ｘ≦２ＸMAX の領域、撮像素子
１４Ｂは０≦Ｘ≦ＸMAX の領域、撮像素子１４Ｃは−Ｘ
MAX ≦Ｘ≦０の領域、撮像素子１４Ｄは−２ＸMAX ≦Ｘ
≦−ＸMAX の領域を結像するようになっている。そし
て、これら撮像素子１４Ａ〜１４Ｄの像を合せることに
より、−２ＸMAX ≦Ｘ≦２Ｘ MAX という広範囲を分解能
を低下させることなく測定することができる。
ドを概念的に示す。同図に示すように、この光学式測定
ヘッドは、撮像光学系に３個のビームスプリッタ１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを具備している。ここで、ビームス
プリッタ１３Ａはレンズ１２を直通した測定光を互いに
直交する２方向に分岐するのもであり、ビームスプリッ
タ１３Ｂ，１３Ｃはビームスプリッタ１３Ａの２つの出
射側に配置されて、各分岐光の異なる領域をそれぞれ直
交する２方向に分岐するものである。そして、ビームス
プリッタ１３Ｂ，１３Ｃの各出射側にＣＣＤ形撮像素子
１４Ａ〜１４Ｄが配置され、各撮像素子１４Ａ〜１４Ｄ
はそれぞれ被測定物のＸ軸方向の異なる領域に対応する
測定光を結像するように配置されている。すなわち、撮
像素子１４ＡはＸMAX ≦Ｘ≦２ＸMAX の領域、撮像素子
１４Ｂは０≦Ｘ≦ＸMAX の領域、撮像素子１４Ｃは−Ｘ
MAX ≦Ｘ≦０の領域、撮像素子１４Ｄは−２ＸMAX ≦Ｘ
≦−ＸMAX の領域を結像するようになっている。そし
て、これら撮像素子１４Ａ〜１４Ｄの像を合せることに
より、−２ＸMAX ≦Ｘ≦２Ｘ MAX という広範囲を分解能
を低下させることなく測定することができる。
【００１８】以上説明した実施例では撮像素子として、
ＣＣＤ形撮像素子を用いたが、勿論これに限定されるも
のではなく、ＢＢＤ形撮像素子、ＭＯＳ形撮像素子、Ｃ
ＰＤ，ＣＳＤ，ＰＳＤなどの固体撮像素子、さらに撮像
管を撮像素子に用いることができる。
ＣＣＤ形撮像素子を用いたが、勿論これに限定されるも
のではなく、ＢＢＤ形撮像素子、ＭＯＳ形撮像素子、Ｃ
ＰＤ，ＣＳＤ，ＰＳＤなどの固体撮像素子、さらに撮像
管を撮像素子に用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式測
定ヘッドは、ビームスプリッタにより測定光を複数に分
岐し、各分岐光の異なる領域を複数の撮像素子で撮像す
るので、分解能を低下させることなく広範囲の測定をす
ることができるものである。
定ヘッドは、ビームスプリッタにより測定光を複数に分
岐し、各分岐光の異なる領域を複数の撮像素子で撮像す
るので、分解能を低下させることなく広範囲の測定をす
ることができるものである。
【図１】一実施例に係る光学式測定ヘッドの概念図であ
る。
る。
【図２】他の実施例に係る光学式測定ヘッドの概念図で
ある。
ある。
【図３】光切断法の原理図である。
【図４】図３の光学系の配置を示す説明図である。
【図５】従来のカメラの説明図である。
【図６】図４の光学系配置の詳細図である。
１１ フィルタ １２ レンズ １３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ ビームスプリッタ １４Ａ〜１４Ｄ ＣＣＤ形撮像素子
Claims (1)
- 【請求項１】 撮像素子と、該撮像素子に測定光を入射
して像を結像する撮像光学系とを具えた光学式測定ヘッ
ドであって、入射した測定光を２方向に分岐するビーム
スプリッタを少なくとも１個具えると共に、分岐された
各測定光の互いに異なる領域をそれぞれ結像する２個以
上の撮像素子を具備することを特徴とする光学式測定ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22001092A JPH0666521A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 光学式測定ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22001092A JPH0666521A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 光学式測定ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666521A true JPH0666521A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=16744520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22001092A Withdrawn JPH0666521A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 光学式測定ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666521A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102782446A (zh) * | 2010-01-18 | 2012-11-14 | 株式会社高永科技 | 板检测装置 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP22001092A patent/JPH0666521A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102782446A (zh) * | 2010-01-18 | 2012-11-14 | 株式会社高永科技 | 板检测装置 |
| JP2013517474A (ja) * | 2010-01-18 | 2013-05-16 | コー・ヤング・テクノロジー・インコーポレーテッド | 基板検査装置 |
| US9046498B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-06-02 | Koh Young Technology Inc. | Board inspection apparatus using multiple cameras |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |