JPH0726841B2 - 光学的距離検出装置 - Google Patents
光学的距離検出装置Info
- Publication number
- JPH0726841B2 JPH0726841B2 JP62098361A JP9836187A JPH0726841B2 JP H0726841 B2 JPH0726841 B2 JP H0726841B2 JP 62098361 A JP62098361 A JP 62098361A JP 9836187 A JP9836187 A JP 9836187A JP H0726841 B2 JPH0726841 B2 JP H0726841B2
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- mirror
- imaging
- optical
- light beam
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ビームの投射方向への距離情報を非接触で
計測する光学的な距離検出装置に係り、特に３次元形状
計測機おける対象物表面までの距離を非接触で高精度に
検出する小型の光触針を実現するための光学的距離検出
装置に関する。
計測する光学的な距離検出装置に係り、特に３次元形状
計測機おける対象物表面までの距離を非接触で高精度に
検出する小型の光触針を実現するための光学的距離検出
装置に関する。
〔従来の技術〕 ３次元形状計測機用の距離検出装置としては、もっぱら
接触型の距離検出装置が使用されている。接触型の距離
検出装置では変形したり破壊されてしまうような対象物
の形状計測や計測速度を向上させるため、近年、対象物
の表面に光ビームを投射して輝点を生成し、それを異な
った方向から撮像レンズによる観測系で観測し、３角測
量の原理に基づいて、光ビームの投射方向への距離を確
定する方式の光学的距離検出装置が試みられている。
接触型の距離検出装置が使用されている。接触型の距離
検出装置では変形したり破壊されてしまうような対象物
の形状計測や計測速度を向上させるため、近年、対象物
の表面に光ビームを投射して輝点を生成し、それを異な
った方向から撮像レンズによる観測系で観測し、３角測
量の原理に基づいて、光ビームの投射方向への距離を確
定する方式の光学的距離検出装置が試みられている。
第３図にこの従来から試みられている光ビーム投射によ
る光学的距離検出装置の代表的な構成例を示す。光ビー
ム投射手段Ｓからの光ビームＢは、対象物Ｏの表面上に
輝点Ｔを生成する。この輝点からの光は、観測レンズＬ
により、観測面上に配置された像位置検出手段Ｐ上に投
影され、その像Ｉを形成する。対象物の光ビーム投射軸
方向への位置ＺがＺ′へと移動すると、輝点ＴもＴ′へ
と変化し、その観測面上の像ＩもＩ′へと移動する。観
測面上の像Ｉの位置は、対象物の光ビーム投射軸方向へ
の距離Ｚに対応した位置となる。したがって、観測面上
の像Ｉの位置を像位置検出素子Ｐにより検出することに
より、対象物表面までの距離を求められる。
る光学的距離検出装置の代表的な構成例を示す。光ビー
ム投射手段Ｓからの光ビームＢは、対象物Ｏの表面上に
輝点Ｔを生成する。この輝点からの光は、観測レンズＬ
により、観測面上に配置された像位置検出手段Ｐ上に投
影され、その像Ｉを形成する。対象物の光ビーム投射軸
方向への位置ＺがＺ′へと移動すると、輝点ＴもＴ′へ
と変化し、その観測面上の像ＩもＩ′へと移動する。観
測面上の像Ｉの位置は、対象物の光ビーム投射軸方向へ
の距離Ｚに対応した位置となる。したがって、観測面上
の像Ｉの位置を像位置検出素子Ｐにより検出することに
より、対象物表面までの距離を求められる。
この構成では、輝点と像とは、レンズに対し、互いに反
応側となっており、像位置検出光学系がレンズ光軸方向
に対し、長くなってしまうことが、この方式による光学
的距離検出装置を小型化する上で、１つの難点となって
いた。また、レンズによる結像系においては、レンズの
色収差等の除去のため、組み合わせレンズ等の使用が必
要とされ、装置を小型化する上で不利であった。色収差
影響を回避するためレーザーダイオード等の単色光を用
いることも試みられているが、その場合、スペックル等
の影響も考慮することが必要とされる。
応側となっており、像位置検出光学系がレンズ光軸方向
に対し、長くなってしまうことが、この方式による光学
的距離検出装置を小型化する上で、１つの難点となって
いた。また、レンズによる結像系においては、レンズの
色収差等の除去のため、組み合わせレンズ等の使用が必
要とされ、装置を小型化する上で不利であった。色収差
影響を回避するためレーザーダイオード等の単色光を用
いることも試みられているが、その場合、スペックル等
の影響も考慮することが必要とされる。
上記の問題を解決するために本発明は、撮像用光学系と
して結像用ミラーを用い、この結像用ミラーの光軸或い
は複数の光軸により作られる面と輝点生成用の光ビーム
とが交差し且つ結像用ミラーの反射面が輝点生成用の光
ビーム側に向いた状態で、この結像用ミラーが配置され
ており、結像用ミラーの反射面に関して輝点と同一側に
なり且つ結像用ミラーの光軸に関して輝点と反応側にな
る観測面上に、輝点像を捕らえる位置検出素子が配置さ
れていることを特徴とする。
して結像用ミラーを用い、この結像用ミラーの光軸或い
は複数の光軸により作られる面と輝点生成用の光ビーム
とが交差し且つ結像用ミラーの反射面が輝点生成用の光
ビーム側に向いた状態で、この結像用ミラーが配置され
ており、結像用ミラーの反射面に関して輝点と同一側に
なり且つ結像用ミラーの光軸に関して輝点と反応側にな
る観測面上に、輝点像を捕らえる位置検出素子が配置さ
れていることを特徴とする。
観測用の結像光学系に鏡を用いるため、光ビーム投射に
より生成された輝点からの光線は、結像用鏡で反射さ
れ、結像用鏡の反射面に対して、輝点と同一の側に結像
される。結像の状態は、レンズの場合と全く同様であ
る。この位置に像位置検出素子を配置して、輝点の像位
置を検出することにより、レンズによる結像光学系を用
いた場合と全く同様にして、３角測量の原理に基づい
て、光ビーム投射方向への距離を確定できる。
より生成された輝点からの光線は、結像用鏡で反射さ
れ、結像用鏡の反射面に対して、輝点と同一の側に結像
される。結像の状態は、レンズの場合と全く同様であ
る。この位置に像位置検出素子を配置して、輝点の像位
置を検出することにより、レンズによる結像光学系を用
いた場合と全く同様にして、３角測量の原理に基づい
て、光ビーム投射方向への距離を確定できる。
本発明によれば、物体と像とが結像系に対し、同一側と
なるようにすることができるので、結像系光軸方向の長
さを基本的に短くできるので、光学系の小型化に有利で
ある。また、結像は、鏡の表面における反射のみで決ま
るので、基本的にレンズのように空間的な屈折を考慮す
る必要がなく、また、その設計も容易であり、色収差等
は考慮する必要がない。また、それが占める空間も著し
く限定された領域とすることができ、光学的距離検出器
設計のための自由度が増し、小型化が容易となる。
なるようにすることができるので、結像系光軸方向の長
さを基本的に短くできるので、光学系の小型化に有利で
ある。また、結像は、鏡の表面における反射のみで決ま
るので、基本的にレンズのように空間的な屈折を考慮す
る必要がなく、また、その設計も容易であり、色収差等
は考慮する必要がない。また、それが占める空間も著し
く限定された領域とすることができ、光学的距離検出器
設計のための自由度が増し、小型化が容易となる。
第１図に、本発明に基づいた光学的距離検出装置の基本
的構成を示した。光ビーム投射手段Ｓからの光ビームＢ
は、対象物Ｏの表面上に輝点Ｔを生成する。この輝点Ｔ
からの光は、結像用ミラーＭにより、観測面上に輝点の
像Ｉを結ぶ。対象物が光軸方向Ｚ′へ移動すると輝点
Ｔ′の像は結像用ミラーＭによりＩ′へと結ばれる。輝
点の像位置を観測面上に配置した像位置検出手段Ｐによ
り検出することにより、光軸方向距離を検出できる。観
点と像が結像用ミラーに対し同一側となるようにできる
ので、検出光学系構成上、従来の結像用レンズを用いる
場合とは異なった自由度が生じ、特に光学的距離検出装
置を小型化する上で有効となる。また、結像系の色収差
の問題がなくなるため、異なった波長の投射光を用いて
も結像条件は変化しない。したがって、白色光、あるい
は、光源の波長を変動させて計測しても支障を生じな
い。従来方式で単色のレーザーダイオードを用いた場合
のスペックルの問題を、光源の波長を変動させるなどし
て、回避できる可能性が生ずる。
的構成を示した。光ビーム投射手段Ｓからの光ビームＢ
は、対象物Ｏの表面上に輝点Ｔを生成する。この輝点Ｔ
からの光は、結像用ミラーＭにより、観測面上に輝点の
像Ｉを結ぶ。対象物が光軸方向Ｚ′へ移動すると輝点
Ｔ′の像は結像用ミラーＭによりＩ′へと結ばれる。輝
点の像位置を観測面上に配置した像位置検出手段Ｐによ
り検出することにより、光軸方向距離を検出できる。観
点と像が結像用ミラーに対し同一側となるようにできる
ので、検出光学系構成上、従来の結像用レンズを用いる
場合とは異なった自由度が生じ、特に光学的距離検出装
置を小型化する上で有効となる。また、結像系の色収差
の問題がなくなるため、異なった波長の投射光を用いて
も結像条件は変化しない。したがって、白色光、あるい
は、光源の波長を変動させて計測しても支障を生じな
い。従来方式で単色のレーザーダイオードを用いた場合
のスペックルの問題を、光源の波長を変動させるなどし
て、回避できる可能性が生ずる。
第２図に、結像用ミラーを回転対称形状とした場合の一
実施例を示す。この場合回転対称軸方向に投射される光
ビームＢにより物体Ｏ表面上に生成された輝点Ｔは、回
転対称結像用ミラーＭによって観測面上に結像され、円
環状の像Ｉを形成する。この円環状像Ｉの位置（半径）
は、光ビーム投射方向への距離に対応しており、観測面
上の像位置検出素子Ｐで円環状像Ｉの半径方向位置を検
出することにより、対象物体Ｏ表面の光ビーム投射方向
への距離を求められる。なお、図示するように観測面上
に、像位置検出素子を複数個配置することにより、スペ
ックルや対象物面の傾斜の影響による計測誤差を低減す
ることが可能となる。
実施例を示す。この場合回転対称軸方向に投射される光
ビームＢにより物体Ｏ表面上に生成された輝点Ｔは、回
転対称結像用ミラーＭによって観測面上に結像され、円
環状の像Ｉを形成する。この円環状像Ｉの位置（半径）
は、光ビーム投射方向への距離に対応しており、観測面
上の像位置検出素子Ｐで円環状像Ｉの半径方向位置を検
出することにより、対象物体Ｏ表面の光ビーム投射方向
への距離を求められる。なお、図示するように観測面上
に、像位置検出素子を複数個配置することにより、スペ
ックルや対象物面の傾斜の影響による計測誤差を低減す
ることが可能となる。
第１図は、本願発明による結像用ミラーを使用した光学
的距離検出装置の一構成例を示す平面図、 第２図は、回転対称結像用ミラーを使用した光学的距離
検出装置の一構成例を示す斜視図、 第３図は、従来のレンズ結像系を用いた光学的距離検出
装置の代表的構成例を示す平面図。 Ｓ…光源、Ｂ…光ビーム、O,O′…対称物、T,T′…対象
物表面上に生成された輝点、Z,Z′…光ビーム投射方向
への距離、Ｌ…結像レンズ、Ｍ…結像用ミラー、I,I′
…観測面上の輝点像、Ｐ…像位置検出素子
的距離検出装置の一構成例を示す平面図、 第２図は、回転対称結像用ミラーを使用した光学的距離
検出装置の一構成例を示す斜視図、 第３図は、従来のレンズ結像系を用いた光学的距離検出
装置の代表的構成例を示す平面図。 Ｓ…光源、Ｂ…光ビーム、O,O′…対称物、T,T′…対象
物表面上に生成された輝点、Z,Z′…光ビーム投射方向
への距離、Ｌ…結像レンズ、Ｍ…結像用ミラー、I,I′
…観測面上の輝点像、Ｐ…像位置検出素子
Claims (3)
- 【請求項１】対象物体表面上に光ビームを投射して輝点
を生成し、この生成された輝点を結像光学系によって観
測面上に投影結像し、この観測面上における輝点像の位
置を検出して３角測量の原理に基づいて対象表面までの
距離情報を取得する型の光学的距離検出装置において、 前記結像光学系として結像用ミラーを用い、 前記結像用ミラーの光軸或いは複数の光軸によって作ら
れる面と前記光ビームとが交差し且つ前記ミラーの反射
面が前記光ビーム側に向いた状態で、前記結像用ミラー
が配置されており、 前記結像用ミラーの反射面に関して前記輝点と同一側に
なり且つ前記結像用ミラーの光軸に関して前記輝点と反
対側になる観測面上に、前記輝点像を捕らえる位置検出
素子が配置されていることを特徴とする光学的距離検出
装置。 - 【請求項２】前記結像用ミラーが円錐曲線状断面を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光
学的距離検出装置。 - 【請求項３】前記結像用ミラーが回転対称形状を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学
的距離検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62098361A JPH0726841B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 光学的距離検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62098361A JPH0726841B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 光学的距離検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63263411A JPS63263411A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH0726841B2 true JPH0726841B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14217742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62098361A Expired - Fee Related JPH0726841B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 光学的距離検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726841B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0792387B2 (ja) * | 1990-05-08 | 1995-10-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離検出器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847368Y2 (ja) * | 1978-11-02 | 1983-10-28 | 株式会社町田製作所 | 距離測定装置 |
| JPS57199909A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | Nissan Motor Co Ltd | Distance measuring device |
| JPS6130705A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-13 | Rikagaku Kenkyusho | 光触針装置 |
| JPS6287808A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-22 | Canon Inc | 多方向距離測定装置 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP62098361A patent/JPH0726841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63263411A (ja) | 1988-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |