JPH07243820A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH07243820A JPH07243820A JP3436594A JP3436594A JPH07243820A JP H07243820 A JPH07243820 A JP H07243820A JP 3436594 A JP3436594 A JP 3436594A JP 3436594 A JP3436594 A JP 3436594A JP H07243820 A JPH07243820 A JP H07243820A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光線の走査速度不均一性等による
測定誤差を軽減し、また被測定物面上の光点の位置判定
処理を簡略化することを目的とする。 【構成】 被測定物４表面に走査光線を投光して光点走
査する光線走査手段１と、前記走査光線の一部を分割し
た参照用走査光線を入射して時間測定基準パルスを発生
する参照用光検出器３と、被測定物４表面に走査された
光点の反射光をスリット板６を介して検出し測定パルス
を発生する測定パルス用光検出器７と、時間測定基準パ
ルスの発生時点から測定パルスの発生時点までの時間を
求め、この時間に基づいて被測定物４表面上の光点の位
置を判定し、この光点の位置から表面形状を求める信号
処理手段８とを有することを特徴とする。
測定誤差を軽減し、また被測定物面上の光点の位置判定
処理を簡略化することを目的とする。 【構成】 被測定物４表面に走査光線を投光して光点走
査する光線走査手段１と、前記走査光線の一部を分割し
た参照用走査光線を入射して時間測定基準パルスを発生
する参照用光検出器３と、被測定物４表面に走査された
光点の反射光をスリット板６を介して検出し測定パルス
を発生する測定パルス用光検出器７と、時間測定基準パ
ルスの発生時点から測定パルスの発生時点までの時間を
求め、この時間に基づいて被測定物４表面上の光点の位
置を判定し、この光点の位置から表面形状を求める信号
処理手段８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６に示すようなものがある。同図において、光線
走査手段となる光線走査器１は、レーザ等からなる光源
１ａから発生した光線をコリメータレンズ１ｂで平行光
にし、回転ポリゴンミラー１ｃにより走査ビームＢを発
生するようになっている。走査開始パルス発生器９は走
査ビームが来たとき時間測定基準パルスＳ1 を発生す
る。走査ビームＢは被測定物４の表面に走査され、その
反射光は結像レンズ５によりスリット板６に結像され
る。そしてスリット板６で変調された光が光検出器７で
検出され凹凸測定パルスＳ2 が発生する。信号処理回路
８は、時間測定手段としての時間測定器８ａにより時間
測定基準パルスＳ1 の発生時間を基準として凹凸測定パ
ルスＳ2 の発生時間を求め、凹凸測定時間Ｓ3 を発生す
る。時間差測定手段としての時間差測定器８ｃでは、基
準時間記憶手段としての基準時間記憶装置８ｂから発生
する基準時間Ｓ4 と凹凸測定時間Ｓ3 との差を求め、時
間差Ｓ5 を発生する。この時間差Ｓ5 から光点の位置即
ち被測定物４の表面形状が検知される。
ば、図６に示すようなものがある。同図において、光線
走査手段となる光線走査器１は、レーザ等からなる光源
１ａから発生した光線をコリメータレンズ１ｂで平行光
にし、回転ポリゴンミラー１ｃにより走査ビームＢを発
生するようになっている。走査開始パルス発生器９は走
査ビームが来たとき時間測定基準パルスＳ1 を発生す
る。走査ビームＢは被測定物４の表面に走査され、その
反射光は結像レンズ５によりスリット板６に結像され
る。そしてスリット板６で変調された光が光検出器７で
検出され凹凸測定パルスＳ2 が発生する。信号処理回路
８は、時間測定手段としての時間測定器８ａにより時間
測定基準パルスＳ1 の発生時間を基準として凹凸測定パ
ルスＳ2 の発生時間を求め、凹凸測定時間Ｓ3 を発生す
る。時間差測定手段としての時間差測定器８ｃでは、基
準時間記憶手段としての基準時間記憶装置８ｂから発生
する基準時間Ｓ4 と凹凸測定時間Ｓ3 との差を求め、時
間差Ｓ5 を発生する。この時間差Ｓ5 から光点の位置即
ち被測定物４の表面形状が検知される。
【０００３】図７は、上記表面形状測定装置の測定原理
を示している。基準面（測定上の仮想面）１１上の点Ｐ
に対応してスリット板６上に開口Ｉがあり、被測定物４
と線分ＰＩとの交点Ｐ’に光点が来たとき走査開始パル
スが発生する。光線走査器１の走査中心Ｏを座標原点に
とり直交座標Ｘ，Ｙを図に示すようにとる。走査開始パ
ルス発生器９の位置をＳとし、 ∠ＳＯＰ＝α，∠ＰＯＨ＝β，∠ＯＰＩ＝γ とする。α，β，γの各角度は各構成要素の位置から予
め決められたものである。ΔＯＰＰ’に正弦定理を適用
して次式を得る。
を示している。基準面（測定上の仮想面）１１上の点Ｐ
に対応してスリット板６上に開口Ｉがあり、被測定物４
と線分ＰＩとの交点Ｐ’に光点が来たとき走査開始パル
スが発生する。光線走査器１の走査中心Ｏを座標原点に
とり直交座標Ｘ，Ｙを図に示すようにとる。走査開始パ
ルス発生器９の位置をＳとし、 ∠ＳＯＰ＝α，∠ＰＯＨ＝β，∠ＯＰＩ＝γ とする。α，β，γの各角度は各構成要素の位置から予
め決められたものである。ΔＯＰＰ’に正弦定理を適用
して次式を得る。
【０００４】
【数１】 ＯＰ’／sin γ＝ＯＰ／sin （π−θ−γ） …（１） 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’は次式により求まる。
れより線分ＯＰ’は次式により求まる。
【０００５】
【数２】 ＯＰ’＝ＰＯ・sin γ／sin （θ＋γ） …（２） また、角度θは次のようにして求まる。図８に走査開始
パルス信号Ｓo とＰ，Ｐ’各点での光検出器７から出力
される各パルス信号を示す。走査開始パルスＳoを起点
としてＰ，Ｐ’パルスはＴ，Ｔ’の時間に発生したとし
（Ｔは基準時間記憶装置８ｂから発生する基準時間Ｓ4
に相当）、光線走査器１の走査角速度が一定値ｗである
とすると、 α＝ｗ・Ｔ …（３） θ＝（Ｔ’−Ｔ）ｗ …（４） であり、（３），（４）両式より θ＝［（Ｔ’／Ｔ）−１］α …（５） となり、基準時間Ｔは光線走査器１の角速度ｗとαから
決っているので時間Ｔ’を測定することでθが決まる。
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）両式により
Ｐ’点の座標、即ち被測定物４面上の光点の位置が求め
られて表面形状が検知される。
パルス信号Ｓo とＰ，Ｐ’各点での光検出器７から出力
される各パルス信号を示す。走査開始パルスＳoを起点
としてＰ，Ｐ’パルスはＴ，Ｔ’の時間に発生したとし
（Ｔは基準時間記憶装置８ｂから発生する基準時間Ｓ4
に相当）、光線走査器１の走査角速度が一定値ｗである
とすると、 α＝ｗ・Ｔ …（３） θ＝（Ｔ’−Ｔ）ｗ …（４） であり、（３），（４）両式より θ＝［（Ｔ’／Ｔ）−１］α …（５） となり、基準時間Ｔは光線走査器１の角速度ｗとαから
決っているので時間Ｔ’を測定することでθが決まる。
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）両式により
Ｐ’点の座標、即ち被測定物４面上の光点の位置が求め
られて表面形状が検知される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の表面形状測定装
置では、図８に示すように、回転ポリゴンミラー１ｃの
回転ジッタや走査１周期内での回転速度不均一性等によ
り、Ｐ’の位置（時間位置Ｔ’）にパルスが発生すべき
時にＰ”の位置（時間位置Ｔ”）にパルスが発生する場
合がある。このような場合、本来は時間差（Ｔ’−Ｔ）
であるべきなのに時間差は（Ｔ”−Ｔ）となって（Ｔ”
−Ｔ’）分の誤差を生じることになる。このため正確な
光点の位置を求めることができなくなり、基準時間Ｔの
測定時にも同じことが云えるので、両者に誤差が含れた
場合、正確な被測定物上の光点の位置、即ち表面形状を
求めることが困難となる。
置では、図８に示すように、回転ポリゴンミラー１ｃの
回転ジッタや走査１周期内での回転速度不均一性等によ
り、Ｐ’の位置（時間位置Ｔ’）にパルスが発生すべき
時にＰ”の位置（時間位置Ｔ”）にパルスが発生する場
合がある。このような場合、本来は時間差（Ｔ’−Ｔ）
であるべきなのに時間差は（Ｔ”−Ｔ）となって（Ｔ”
−Ｔ’）分の誤差を生じることになる。このため正確な
光点の位置を求めることができなくなり、基準時間Ｔの
測定時にも同じことが云えるので、両者に誤差が含れた
場合、正確な被測定物上の光点の位置、即ち表面形状を
求めることが困難となる。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、光線走査手段における走
査１周期内での走査速度不均一性等による測定誤差を軽
減することができる表面形状測定装置を提供することに
ある。
で、その目的とするところは、光線走査手段における走
査１周期内での走査速度不均一性等による測定誤差を軽
減することができる表面形状測定装置を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の表面形状測定装置は、被測
定物表面に走査光線を投光して光点走査する光線走査手
段と、該光線走査手段からの走査光線の一部を分割して
参照用走査光線とするミラーと、前記参照用走査光線を
入射して時間測定基準パルスを発生する参照用光検出器
と、前記被測定物表面に走査された光点の反射光をスリ
ット板を介して検出し測定パルスを発生する測定パルス
用光検出器と、前記時間測定基準パルスの発生時点から
前記測定パルスの発生時点までの時間を求め該時間に基
づいて前記被測定物表面上の光点の位置を判定し該光点
の位置から前記被測定物の表面形状を求める信号処理手
段とを有することを要旨とする。
に、本発明の請求項１記載の表面形状測定装置は、被測
定物表面に走査光線を投光して光点走査する光線走査手
段と、該光線走査手段からの走査光線の一部を分割して
参照用走査光線とするミラーと、前記参照用走査光線を
入射して時間測定基準パルスを発生する参照用光検出器
と、前記被測定物表面に走査された光点の反射光をスリ
ット板を介して検出し測定パルスを発生する測定パルス
用光検出器と、前記時間測定基準パルスの発生時点から
前記測定パルスの発生時点までの時間を求め該時間に基
づいて前記被測定物表面上の光点の位置を判定し該光点
の位置から前記被測定物の表面形状を求める信号処理手
段とを有することを要旨とする。
【０００９】本発明の請求項２記載の表面形状測定装置
は、前記信号処理手段が、前記時間測定基準パルスの発
生時点から前記測定パルスの発生時点までの時間を測定
する時間測定手段と、前記時間測定基準パルスの発生時
点から基準面について前記測定パルス用光検出器から得
られた基準測定パルスの発生時点までの基準時間を予め
記憶する基準時間記憶手段と、前記時間測定手段で測定
された時間と前記基準時間記憶手段に記憶された基準時
間との時間差を測定する時間差測定手段と、該時間差測
定手段で測定された時間差から前記被測定物表面上の光
点の位置を判定する判定手段とを有することを要旨とす
る。
は、前記信号処理手段が、前記時間測定基準パルスの発
生時点から前記測定パルスの発生時点までの時間を測定
する時間測定手段と、前記時間測定基準パルスの発生時
点から基準面について前記測定パルス用光検出器から得
られた基準測定パルスの発生時点までの基準時間を予め
記憶する基準時間記憶手段と、前記時間測定手段で測定
された時間と前記基準時間記憶手段に記憶された基準時
間との時間差を測定する時間差測定手段と、該時間差測
定手段で測定された時間差から前記被測定物表面上の光
点の位置を判定する判定手段とを有することを要旨とす
る。
【００１０】本発明の請求項３記載の表面形状測定装置
は、前記光線走査手段が、前記走査光線を平行に出射す
る手段を有し、前記被測定物表面の光点走査速度と前記
参照用光検出器上の前記参照用走査光線の走査速度が等
速となるように構成してなることを要旨とする。
は、前記光線走査手段が、前記走査光線を平行に出射す
る手段を有し、前記被測定物表面の光点走査速度と前記
参照用光検出器上の前記参照用走査光線の走査速度が等
速となるように構成してなることを要旨とする。
【００１１】本発明の請求項４記載の表面形状測定装置
は、前記光線走査手段が、光線を２次元的に走査する手
段を有し、前記被測定物表面に光点を２次元走査するよ
うに構成してなることを要旨とする。
は、前記光線走査手段が、光線を２次元的に走査する手
段を有し、前記被測定物表面に光点を２次元走査するよ
うに構成してなることを要旨とする。
【００１２】
【作用】上記構成において、本発明の請求項１記載の表
面形状測定装置においては、光線走査手段からの走査光
線が被測定物表面に光点走査され、その反射光がスリッ
ト板を介して測定パルス用光検出器で検出されて測定パ
ルスが発生する。一方、上記光線走査手段からの走査光
線の一部を分割した参照用走査光線が参照用光検出器に
入射して時間測定基準パルスが発生する。そして時間測
定基準パルスの発生時点から測定パルスの発生時点まで
の時間が求められ、この時間に基づいて被測定物表面上
の光点が求められる。このとき、光線走査手段における
走査１周期内での走査速度不均一性等により、測定パル
スの発生時点に時間遅れ等が発生した場合、時間測定基
準パルスの発生時点にも同様の時間遅れが発生するの
で、両時間遅れがキャンセルされて測定誤差が軽減され
る。
面形状測定装置においては、光線走査手段からの走査光
線が被測定物表面に光点走査され、その反射光がスリッ
ト板を介して測定パルス用光検出器で検出されて測定パ
ルスが発生する。一方、上記光線走査手段からの走査光
線の一部を分割した参照用走査光線が参照用光検出器に
入射して時間測定基準パルスが発生する。そして時間測
定基準パルスの発生時点から測定パルスの発生時点まで
の時間が求められ、この時間に基づいて被測定物表面上
の光点が求められる。このとき、光線走査手段における
走査１周期内での走査速度不均一性等により、測定パル
スの発生時点に時間遅れ等が発生した場合、時間測定基
準パルスの発生時点にも同様の時間遅れが発生するの
で、両時間遅れがキャンセルされて測定誤差が軽減され
る。
【００１３】本発明の請求項２記載の表面形状測定装置
においては、信号処理手段は、具体的には、時間測定基
準パルスの発生時点から測定パルスの発生時点までの時
間を測定し、時間測定基準パルスの発生時点から基準面
について測定パルス用光検出器から得られた基準測定パ
ルスの発生時点までの基準時間を予め記憶する。そして
時間測定手段で測定された時間と前記の基準時間との時
間差を測定し、その時間差から被測定物表面上の光点の
位置を判定することにより、高精度の光点位置判定がな
される。
においては、信号処理手段は、具体的には、時間測定基
準パルスの発生時点から測定パルスの発生時点までの時
間を測定し、時間測定基準パルスの発生時点から基準面
について測定パルス用光検出器から得られた基準測定パ
ルスの発生時点までの基準時間を予め記憶する。そして
時間測定手段で測定された時間と前記の基準時間との時
間差を測定し、その時間差から被測定物表面上の光点の
位置を判定することにより、高精度の光点位置判定がな
される。
【００１４】本発明の請求項３記載の表面形状測定装置
においては、被測定物表面の光点走査速度と参照用光検
出器上の参照用走査光線の走査速度が等速とされること
で、基準時間を光点の走査位置に依存せずに不変とし
て、その光点の走査位置に合わせて被測定物表面上の光
点の位置を換算することが不要となって高精度の光点の
位置判定が可能となる。
においては、被測定物表面の光点走査速度と参照用光検
出器上の参照用走査光線の走査速度が等速とされること
で、基準時間を光点の走査位置に依存せずに不変とし
て、その光点の走査位置に合わせて被測定物表面上の光
点の位置を換算することが不要となって高精度の光点の
位置判定が可能となる。
【００１５】本発明の請求項４記載の表面形状測定装置
においては、被測定物表面に光点を２次元走査すること
により、精度のよい３次元形状の測定が可能となる。
においては、被測定物表面に光点を２次元走査すること
により、精度のよい３次元形状の測定が可能となる。
【００１６】
【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及び図２は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。なお、図１及び後述の第２実施例以下の各実施例
を示す図において、前記図６における機器等と同一ない
し均等のものは、前記と同一符号を以って示し重複した
説明を省略する。
する。図１及び図２は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。なお、図１及び後述の第２実施例以下の各実施例
を示す図において、前記図６における機器等と同一ない
し均等のものは、前記と同一符号を以って示し重複した
説明を省略する。
【００１７】図１に示すように、本実施例では、光線走
査器１からの走査ビームＢの一部が一部透過ミラー２で
分割されて参照用走査ビームとされ、参照用光検出器３
に導かれている。参照用光検出器３は、複数個のホトダ
イオード又は複数ｂｉｔのＣＣＤ素子等からなり、参照
用走査ビームにより、回転ポリゴンミラー１ｃの１走査
周期内に複数個の時間測定基準パルスを発生する。この
複数個の時間測定基準パルスのうち後述するように特定
の時間測定基準パルスの発生時点が基準時間等を得るた
めに用いられる。即ち、基準時間（図２のＴ）は、特定
の時間測定基準パルスの発生時点から基準面（図７の１
１）について測定パルス用の光検出器７から得られる基
準パルスの発生時点までの時間として求められる。この
基準時間Ｔが信号処理手段としての信号処理回路８にお
ける基準時間記憶装置８ｂに予め記憶される。
査器１からの走査ビームＢの一部が一部透過ミラー２で
分割されて参照用走査ビームとされ、参照用光検出器３
に導かれている。参照用光検出器３は、複数個のホトダ
イオード又は複数ｂｉｔのＣＣＤ素子等からなり、参照
用走査ビームにより、回転ポリゴンミラー１ｃの１走査
周期内に複数個の時間測定基準パルスを発生する。この
複数個の時間測定基準パルスのうち後述するように特定
の時間測定基準パルスの発生時点が基準時間等を得るた
めに用いられる。即ち、基準時間（図２のＴ）は、特定
の時間測定基準パルスの発生時点から基準面（図７の１
１）について測定パルス用の光検出器７から得られる基
準パルスの発生時点までの時間として求められる。この
基準時間Ｔが信号処理手段としての信号処理回路８にお
ける基準時間記憶装置８ｂに予め記憶される。
【００１８】次いで、図２を用いて本実施例の作用を説
明する。参照用光検出器３は、参照用走査ビームを受け
て回転ポリゴンミラー１ｃの１走査周期内にｎ個の時間
測定基準パルスを発生するものとする（図２（ａ））。
最初に基準時間Ｔ（Ｓ4 に相当）を求めて基準時間記憶
装置８ｂに記憶させる。基準時間Ｔは、前述の基準面１
１を被測定物として光検出器７から基準パルスＰo が発
生したとき、この基準パルスＰo の発生より前に発生し
た一番近い時間測定基準パルスの発生時点を基準として
基準パルスＰo の発生時点までの時間として求められる
（図２（ｂ））。同様にして、時間測定基準パルスの発
生時点から被測定物４について得られた凹凸測定パルス
Ｐo ’の発生時点までの時間Ｔ’を求める（図２
（ｃ））。時間差測定器８ｃで、この被測定物４につい
て得られた時間Ｔ’と基準時間記憶装置８ｂに記憶され
た基準時間Ｔとの時間差（Ｔ’−Ｔ）が求められ、この
時間差（Ｔ’−Ｔ）により判定手段（図示せず）で前述
の（５），（６），（７）式を用いて被測定物４表面上
の光点の位置が判定され、この光点の位置から被測定物
４の表面形状が検知される。
明する。参照用光検出器３は、参照用走査ビームを受け
て回転ポリゴンミラー１ｃの１走査周期内にｎ個の時間
測定基準パルスを発生するものとする（図２（ａ））。
最初に基準時間Ｔ（Ｓ4 に相当）を求めて基準時間記憶
装置８ｂに記憶させる。基準時間Ｔは、前述の基準面１
１を被測定物として光検出器７から基準パルスＰo が発
生したとき、この基準パルスＰo の発生より前に発生し
た一番近い時間測定基準パルスの発生時点を基準として
基準パルスＰo の発生時点までの時間として求められる
（図２（ｂ））。同様にして、時間測定基準パルスの発
生時点から被測定物４について得られた凹凸測定パルス
Ｐo ’の発生時点までの時間Ｔ’を求める（図２
（ｃ））。時間差測定器８ｃで、この被測定物４につい
て得られた時間Ｔ’と基準時間記憶装置８ｂに記憶され
た基準時間Ｔとの時間差（Ｔ’−Ｔ）が求められ、この
時間差（Ｔ’−Ｔ）により判定手段（図示せず）で前述
の（５），（６），（７）式を用いて被測定物４表面上
の光点の位置が判定され、この光点の位置から被測定物
４の表面形状が検知される。
【００１９】このとき、例えば凹凸測定パルスＰi ’の
発生時点までの時間ｔ’を求める際、その時間測定基準
パルスＳon-2が回転ポリゴンミラー１ｃの回転ジッタや
走査１周期内の回転速度不均一性等により時間ｔ”だけ
遅れてＳon-2’の位置に発生したとすると、凹凸測定パ
ルスＰi ’も時間ｔ”だけ遅れてＰi ”の位置に発生す
る。これにより、時間ｔ”の遅れがキャンセルされ、本
来求めるべき凹凸測定パルスＰi ’の発生時点までの時
間ｔ’が正しく求められる。基準時間Ｔを求める際にも
これと同様の効果があり、１走査周期内の時間測定基準
パルスの発生個数を多くとるほど回転ポリゴンミラー１
ｃの回転ジッタや走査１周期内の回転速度不均一性等に
よる誤差を軽減することが可能となる。
発生時点までの時間ｔ’を求める際、その時間測定基準
パルスＳon-2が回転ポリゴンミラー１ｃの回転ジッタや
走査１周期内の回転速度不均一性等により時間ｔ”だけ
遅れてＳon-2’の位置に発生したとすると、凹凸測定パ
ルスＰi ’も時間ｔ”だけ遅れてＰi ”の位置に発生す
る。これにより、時間ｔ”の遅れがキャンセルされ、本
来求めるべき凹凸測定パルスＰi ’の発生時点までの時
間ｔ’が正しく求められる。基準時間Ｔを求める際にも
これと同様の効果があり、１走査周期内の時間測定基準
パルスの発生個数を多くとるほど回転ポリゴンミラー１
ｃの回転ジッタや走査１周期内の回転速度不均一性等に
よる誤差を軽減することが可能となる。
【００２０】図３には、本発明の第２実施例を示す。本
実施例は、光線走査器１内に走査光線を平行に出射させ
る手段としてｆθレンズ１ｄが設けられている。回転ポ
リゴンミラー１ｃで走査された光線が、このｆθレンズ
１ｄを通すことで平行光となり、被測定物４表面の光点
走査速度と参照用光検出器３上の参照用走査光線の走査
速度とが等速となる。本実施例によれば、第１実施例で
は光の走査速度が被測定物４表面上及び参照用光検出器
３上の光点の走査位置に依存して変化するため、その光
点の走査位置に合わせて被測定物４表面上の光点の位置
を換算しなければならないが（基準時間Ｔ可変）、本実
施例では等速となるため、どの光点の走査位置でも同一
の換算をすれば（基準時間Ｔ一定）、被測定物４表面上
の光点の位置が求まるので処理の簡略化が可能となる。
実施例は、光線走査器１内に走査光線を平行に出射させ
る手段としてｆθレンズ１ｄが設けられている。回転ポ
リゴンミラー１ｃで走査された光線が、このｆθレンズ
１ｄを通すことで平行光となり、被測定物４表面の光点
走査速度と参照用光検出器３上の参照用走査光線の走査
速度とが等速となる。本実施例によれば、第１実施例で
は光の走査速度が被測定物４表面上及び参照用光検出器
３上の光点の走査位置に依存して変化するため、その光
点の走査位置に合わせて被測定物４表面上の光点の位置
を換算しなければならないが（基準時間Ｔ可変）、本実
施例では等速となるため、どの光点の走査位置でも同一
の換算をすれば（基準時間Ｔ一定）、被測定物４表面上
の光点の位置が求まるので処理の簡略化が可能となる。
【００２１】図４には、本発明の第３実施例を示す。本
実施例は、光線走査器１内に走査光線を平行に出射させ
る手段として放物柱面鏡１ｅが設けられている。作用、
効果は、第２実施例の場合と同様である。
実施例は、光線走査器１内に走査光線を平行に出射させ
る手段として放物柱面鏡１ｅが設けられている。作用、
効果は、第２実施例の場合と同様である。
【００２２】図５には、本発明の第４実施例を示す。本
実施例は、光線走査器１内に、光線を２次元的に走査す
る手段として、回転ポリゴンミラー１ｃに加えて振動ミ
ラー１ｆが設けられている。回転ポリゴンミラー１ｃで
光源１ａからの光線がＸ方向（図のＡ1 →Ｅ1 方向）に
走査され、この走査光が振動ミラー１ｆでさらにＹ方向
（図のＡ1 →Ａn 方向）に走査されて２次元走査が行わ
れる。この２次元走査光線により被測定物４表面に光点
がＡ1 →Ｅ1 ，Ａ2 →Ｅ2 ，…，Ａn →Ｅn のように２
次元走査され、参照用光検出器３上にも同様に２次元走
査される。この各走査で被測定物４表面の３次元形状の
測定が可能となる。
実施例は、光線走査器１内に、光線を２次元的に走査す
る手段として、回転ポリゴンミラー１ｃに加えて振動ミ
ラー１ｆが設けられている。回転ポリゴンミラー１ｃで
光源１ａからの光線がＸ方向（図のＡ1 →Ｅ1 方向）に
走査され、この走査光が振動ミラー１ｆでさらにＹ方向
（図のＡ1 →Ａn 方向）に走査されて２次元走査が行わ
れる。この２次元走査光線により被測定物４表面に光点
がＡ1 →Ｅ1 ，Ａ2 →Ｅ2 ，…，Ａn →Ｅn のように２
次元走査され、参照用光検出器３上にも同様に２次元走
査される。この各走査で被測定物４表面の３次元形状の
測定が可能となる。
【００２３】なお、振動ミラー１ｆと一部透過ミラー２
との間に、第２、第３実施例におけるｆθレンズ１ｄ或
いは放物柱面鏡１ｅを入れた場合は、第２、第３実施例
の作用、効果に加えて被測定物４表面の３次元形状の測
定が可能となる。
との間に、第２、第３実施例におけるｆθレンズ１ｄ或
いは放物柱面鏡１ｅを入れた場合は、第２、第３実施例
の作用、効果に加えて被測定物４表面の３次元形状の測
定が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光線走査手段における走査１周期内での走査速度不均一
性等により測定パルスの発生時点に時間遅れ等が発生し
ても、時間測定基準パルスの発生時点にも同様の時間遅
れが発生するので、両者の時間遅れがキャンセルされて
測定誤差を軽減することができる。
光線走査手段における走査１周期内での走査速度不均一
性等により測定パルスの発生時点に時間遅れ等が発生し
ても、時間測定基準パルスの発生時点にも同様の時間遅
れが発生するので、両者の時間遅れがキャンセルされて
測定誤差を軽減することができる。
【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】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す構成図である。
【図６】従来の表面形状測定装置の構成図である。
【図７】上記従来例の作用を説明するための光路を示す
図である。
図である。
【図８】上記従来例の作用を説明するためのタイミング
チャートである。
チャートである。
【符号の説明】 １ 光線走査器（光線走査手段） １ｃ 回転ポリゴンミラー １ｄ 走査光線を平行に出射する手段となるｆθレンズ １ｅ 走査光線を平行に出射する手段となる放物柱面鏡 １ｆ ２次元走査手段を構成する振動ミラー ２ 一部透過ミラー ３ 参照用光検出器 ４ 被測定物 ６ スリット板 ７ 凹凸測定パルス用の光検出器 ８ 信号処理回路（信号処理手段） ８ａ 時間測定器（時間測定手段） ８ｂ 基準時間記憶装置（基準時間記憶手段） ８ｃ 時間差測定器（時間差測定手段） １１ 基準面
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物表面に走査光線を投光して光点
走査する光線走査手段と、該光線走査手段からの走査光
線の一部を分割して参照用走査光線とするミラーと、前
記参照用走査光線を入射して時間測定基準パルスを発生
する参照用光検出器と、前記被測定物表面に走査された
光点の反射光をスリット板を介して検出し測定パルスを
発生する測定パルス用光検出器と、前記時間測定基準パ
ルスの発生時点から前記測定パルスの発生時点までの時
間を求め該時間に基づいて前記被測定物表面上の光点の
位置を判定し該光点の位置から前記被測定物の表面形状
を求める信号処理手段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】 前記信号処理手段は、前記時間測定基準
パルスの発生時点から前記測定パルスの発生時点までの
時間を測定する時間測定手段と、前記時間測定基準パル
スの発生時点から基準面について前記測定パルス用光検
出器から得られた基準測定パルスの発生時点までの基準
時間を予め記憶する基準時間記憶手段と、前記時間測定
手段で測定された時間と前記基準時間記憶手段に記憶さ
れた基準時間との時間差を測定する時間差測定手段と、
該時間差測定手段で測定された時間差から前記被測定物
表面上の光点の位置を判定する判定手段とを有すること
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】 前記光線走査手段は、前記走査光線を平
行に出射する手段を有し、前記被測定物表面の光点走査
速度と前記参照用光検出器上の前記参照用走査光線の走
査速度が等速とな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４】 前記光線走査手段は、光線を２次元的に
走査する手段を有し、前記被測定物表面に光点を２次元
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3436594A JPH07243820A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3436594A JPH07243820A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243820A true JPH07243820A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12412147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3436594A Pending JPH07243820A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07243820A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010057740A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Olympus Medical Systems Corp | 観測システム |
| JP2010156622A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Jfe Steel Corp | 鋼板の形状計測方法及び形状計測装置 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP3436594A patent/JPH07243820A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010057740A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Olympus Medical Systems Corp | 観測システム |
| JP2010156622A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Jfe Steel Corp | 鋼板の形状計測方法及び形状計測装置 |
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