JPH07294223A - Shape-measuring apparatus - Google Patents

Shape-measuring apparatus

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JPH07294223A
JPH07294223A JP6088309A JP8830994A JPH07294223A JP H07294223 A JPH07294223 A JP H07294223A JP 6088309 A JP6088309 A JP 6088309A JP 8830994 A JP8830994 A JP 8830994A JP H07294223 A JPH07294223 A JP H07294223A
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photocurrent
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剛彦 杉ノ内
Mutsuko Nichogi
睦子 二梃木
Kazutoshi Iketani
和俊 池谷
Yukifumi Tsuda
幸文 津田
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Abstract

PURPOSE:To measure the data of a height of the surface of a to-be-measured object by a shape-operating means at high speeds with high accuracy, by switching an optical output from both sides of a position-detecting means in a plurality of stages, guiding a slit light by a condenser lens to the position-detecting means, and detecting the condensing position of a scattering light by a photocurrent signal. CONSTITUTION:A position-detecting means 106 and a light output-controlling means 122 for controlling a light output from the slit light sources 101 and 108 are provided in the apparatus. A plurality of first-dimensional light position-detecting elements of a non-splitting type are arranged in the direction of a shorter side of the position-detecting means 106. The slit light sources 101 and 108 are set on both sides of the position-detecting means 106 in the direction of a longer side. A scattering light reflected from a to-be-measured object 104 when a slit light 110 is cast on the object is condensed onto the means 106 by a condenser lens 105. A photodetecting means 107 for outputting a photocurrent signal from the condensed scattering light, a data-selecting means 116, a position-operating means 117, a coordinate-operating means 118, a shape-operating means 125 and an apparatus-controlling means for controlling the whole system are also provided. Since an area forming a blind spot is eliminated and a saturation phenomenon of photodetecting elements is reduced, the data of the height of the surface of the to-be-measured object can be obtained at high speeds with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非接触で物体の形状を
測定する形状測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring device for measuring the shape of an object in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の形状測定装置としては、接触式の
三次元測定器が多く使用されているが、測定時間がかか
るため非接触で高速に測定できる三次元測定器が開発さ
れている。非接触三次元測定器の一例として、特開平0
1−119704号公報には、レ−ザ光を用いた非接触
三次元測定器が提案されている。
2. Description of the Related Art As a conventional shape measuring apparatus, a contact type three-dimensional measuring instrument is often used, but a three-dimensional measuring instrument capable of non-contact and high-speed measurement has been developed because it takes a long measuring time. As an example of a non-contact three-dimensional measuring instrument, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-111974 proposes a non-contact three-dimensional measuring instrument using laser light.

【0003】図18に、その従来例の基本構成を示す。
同図に示すように、部品1801が取り付けられたプリ
ント基板1802の三次元形状を測定するものであり、
1803はスリット照明光、1804および1805は
スリット照明光の反射光1810および1811を撮像
するCCDカメラ、1806および1807は高さデー
タ検出回路、1808は合成回路、1812は移動ステ
ージである。以下、その動作を説明する。
FIG. 18 shows the basic configuration of the conventional example.
As shown in the figure, the three-dimensional shape of the printed circuit board 1802 to which the component 1801 is attached is measured.
Reference numeral 1803 is a slit illumination light, 1804 and 1805 are CCD cameras for imaging reflected light 1810 and 1811 of the slit illumination light, 1806 and 1807 are height data detection circuits, 1808 is a combining circuit, and 1812 is a moving stage. The operation will be described below.

【0004】プリント基板1802に対して直線状のス
リット照明光1803を上方から照射し、そのプリント
基板1802および部品1801からの反射光1810
および1811をスリット照明光1803の両側に設け
たCCDカメラ1804および1805で検出してい
る。CCDカメラ1804および1805は、それぞれ
スリット照明光1803と所定の角度をなして設置され
ており、プリント基板1802および部品1801の三
次元形状を光切断法の原理により測定している。なお、
プリント基板1802は移動ステージ1812の上に設
置されていて、移動ステージ1812によりスリット照
明光1803がY方向に移動し、プリント基板1802
全体の三次元形状を測定している。CCDカメラ180
4および1805の出力信号はそれぞれ高さデータ検出
回路1806および1807に入力され、プリント基板
1802および部品1801の高さデータが計算され
る。また高さデータと同時に反射光の輝度データとその
ピーク幅を計算しており、高さデータと共に合成回路1
808に出力している。合成回路1808では、入力さ
れた反射光の輝度データとそのピーク幅を用いて、それ
ぞれの高さデータ検出回路から出力された高さデータの
うちどちらかの高さデータを選択し、最終的なプリント
基板1802および部品1801の高さデータを求めて
いる。即ち、まず輝度データの大きい方の高さデータを
選択し、輝度データが飽和している場合は、大きさで比
較できないために、図19に示すように、その飽和した
ピーク幅W1およびW2を比較し、その広い方(図の例
ではW1)の高さデータを選択している。
A linear slit illumination light 1803 is applied to the printed circuit board 1802 from above, and reflected light 1810 from the printed circuit board 1802 and the component 1801.
And 1811 are detected by CCD cameras 1804 and 1805 provided on both sides of the slit illumination light 1803. The CCD cameras 1804 and 1805 are respectively installed at a predetermined angle with the slit illumination light 1803, and measure the three-dimensional shapes of the printed board 1802 and the component 1801 by the principle of the optical cutting method. In addition,
The printed circuit board 1802 is installed on the moving stage 1812, and the slit illumination light 1803 moves in the Y direction by the moving stage 1812.
The entire 3D shape is measured. CCD camera 180
The output signals of 4 and 1805 are input to height data detection circuits 1806 and 1807, respectively, and the height data of the printed circuit board 1802 and the component 1801 are calculated. Also, the brightness data of the reflected light and its peak width are calculated at the same time as the height data.
It is output to 808. The synthesizing circuit 1808 selects one of the height data output from the height data detecting circuits by using the luminance data of the input reflected light and its peak width, and finally outputs the final height data. Height data of the printed circuit board 1802 and the component 1801 are obtained. That is, first, the height data having the larger luminance data is selected, and when the luminance data is saturated, it is not possible to compare the sizes, so that the saturated peak widths W1 and W2 are set as shown in FIG. The height data of the wider one (W1 in the illustrated example) is selected for comparison.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の形状測定装置はCCDカメラを両側に設けてそれぞれ
高さデータを求めることにより、例えば部品などの影で
照射したスリット照明光が撮像できなくなることを軽減
し、更に合成回路に輝度ピーク幅の比較回路を設けるこ
とにより、材質や測定面の傾きによって反射光が強すぎ
て飽和してしまって、輝度データの強度で比較できなく
ても、どちらかの高さデータを選択することができるよ
うになされている。
As described above, the conventional shape measuring apparatus is provided with CCD cameras on both sides and obtains height data for each of them, so that slit illumination light radiated in the shadow of a part or the like can be imaged. Even if it is not possible to compare with the intensity of the brightness data, the combination of a brightness peak width comparison circuit in the synthesis circuit will reduce the loss The height data can be selected either.

【0006】しかし、輝度データが飽和してしまった場
合には反射光の輝度ピーク位置が正確に求めることがで
きないため、どちらの高さデータも正確な高さデータを
示しているとはいえない。即ち光切断法を用いた三次元
計測では、カメラにより撮像されたスリット反射光の輝
度分布は必ずしも左右対象にはならないため、特開平0
1ー96504にも開示されているように、高精度な計
測を行うために撮像したスリット像の輝度ピーク位置を
正確に求める手法が各種示されており、反射光の輝度が
飽和した場合にはそのピーク位置が捉えられず、単に予
想することしかできないため飽和した輝度データから求
めた高さデータには誤差が含まれてしまう。例えばプリ
ント基板上の部品が正しく取り付けられているかを検査
するために部品の高さを計測する場合には、不正確な高
さデータでは正確な検査を行うことはできず、従来手法
による高さ合成手法を適用することはできない。本発明
は上記従来技術の課題を解決するもので、測定誤差を低
減し高速・高精度な計測ができる形状測定装置を提供す
ることを目的とする。
However, when the brightness data is saturated, the brightness peak position of the reflected light cannot be accurately obtained, so it cannot be said that either height data shows accurate height data. . That is, in the three-dimensional measurement using the light-section method, the brightness distribution of the slit reflected light imaged by the camera is not always symmetrical to the left and the right.
As disclosed in 1-96504, there are various methods for accurately obtaining the luminance peak position of a slit image captured for high-accuracy measurement, and when the luminance of reflected light is saturated, Since the peak position cannot be captured and can only be predicted, the height data obtained from the saturated luminance data contains an error. For example, when measuring the height of a component to check whether the component on the printed circuit board is installed correctly, inaccurate height data cannot be used for accurate inspection. No synthetic method can be applied. The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus capable of reducing measurement error and performing high-speed and highly accurate measurement.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、第1に非分割型の1次元光位置検出素子
を、その短辺方向に複数個配列して構成した撮像面を有
する位置検出手段と、1次元光位置検出素子の長辺方向
の両側に配置した2組のスリット光源およびスリット走
査手段と、スリット光源からの光出力を制御する光出力
制御手段と、スリット光の照射により被測定物上から反
射して得られる散乱光を集光レンズで位置検出手段に集
光し光電流信号を出力する受光手段と、データ選択手
段、位置演算手段、座標演算手段およびデータ統合手段
を有する形状演算手段と、全体系を制御する装置制御手
段から構成されている。
In order to achieve this object, the present invention firstly provides an imaging surface formed by arranging a plurality of non-division type one-dimensional optical position detecting elements in the short side direction. The position detecting means, the two sets of slit light source and slit scanning means arranged on both sides of the one-dimensional light position detecting element in the long side direction, the light output control means for controlling the light output from the slit light source, and the slit light Light receiving means for collecting scattered light obtained by reflection from the object to be measured by irradiation on the position detecting means with a condenser lens and outputting a photocurrent signal, data selecting means, position calculating means, coordinate calculating means and data integration It comprises a shape calculation means having means and a device control means for controlling the entire system.

【0008】第2にデータ選択手段が、1次元光位置検
出素子から2つずつ出力される光電流信号の和が飽和し
ているか判定する出力電流和判定手段と、1次元光位置
検出素子から2つずつ出力されるそれぞれの前記光電流
信号が飽和しているか判定する出力電流判定手段と、出
力電流和判定手段および出力電流判定手段からの判定結
果から異なる光出力に対応して順次得られる前記光電流
信号からひとつの光電流信号を選択する電流選択手段か
ら構成されている。
Secondly, the data selecting means determines from the output current sum determining means for determining whether the sum of the photocurrent signals output from the one-dimensional optical position detecting elements two by two is saturated, and the one-dimensional optical position detecting element. Output current determination means for determining whether each of the photocurrent signals output two by two is saturated, and determination results from the output current sum determination means and the output current determination means are sequentially obtained corresponding to different optical outputs. It is composed of current selection means for selecting one photocurrent signal from the photocurrent signals.

【0009】第3にデータ選択手段が、1次元光位置検
出素子から2つずつ出力される光電流信号の和と予め定
めたしきい値との大小を判定する出力電流和判定手段
と、異なる光出力に対応して出力電流和判定手段から順
次出力される判定結果を用いて、1次元光位置検出素子
から2つずつ出力される光電流信号を前記しきい値に近
い順に並び替える並び替え手段と、並び替え手段から前
記しきい値に近い順に出力されるそれぞれの前記光電流
信号が飽和しているか判定する出力電流判定手段から構
成されている。
Thirdly, the data selecting means is different from the output current sum judging means for judging the magnitude of the sum of the photocurrent signals outputted from the one-dimensional photo position detecting element two by two and the predetermined threshold value. A rearrangement for rearranging the photocurrent signals output from the two-dimensional one-dimensional optical position detecting element two by two using the determination result sequentially output from the output current sum determining means in accordance with the light output. Means and output current determination means for determining whether or not each of the photocurrent signals output from the sorting means in the order of being closer to the threshold value is saturated.

【0010】第4にデータ統合手段が、x,y座標値を
2軸に持つテーブルに座標演算手段から得られる高さデ
ータおよび高さデータと対応する光電流信号をデータの
x,y座標値に応じて格納する高さテーブル作成手段
と、テーブルの要素ごとに光電流信号の最大値に対応す
る高さデータを出力値と決定する最大光電流判定手段か
ら構成されている。
Fourthly, the data integrating means displays height data obtained from the coordinate calculating means and a photocurrent signal corresponding to the height data in a table having x and y coordinate values on two axes as x and y coordinate values of the data. And a maximum photocurrent determining means for determining height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal as an output value for each element of the table.

【0011】第5にデータ統合手段が、x,y座標値を
2軸に持つ2種類のテーブルに座標演算手段から得られ
る2種類の高さデータおよび高さデータと対応する光電
流信号をデータのx,y座標値に応じて格納する第1の
片側高さテーブル作成手段及び第2の片側高さテーブル
作成手段と、第1及び第2の片側高さテーブル作成手段
で作成された2種類のテーブルを統合する際にテーブル
の各要素ごとに格納されているデータの個数を予め決め
られているしきい値と比較するデータ数比較手段と、テ
ーブルの各要素ごとにデータ数比較手段で第1及び第2
のテーブルの要素のデータ数が共にしきい値以内である
場合は両テーブルの要素に格納されているデータを出力
し、どちらか一方のみがしきい値以内である場合はしき
い値以内である方のデータを出力する使用データ判定手
段と、テーブルの要素ごとに使用データ判定手段から出
力される光電流信号の中の最大値に対応する高さデータ
を出力値と決定する最大光電流判定手段と、データ数比
較手段で第1及び第2のテーブルのデータ数が共にしき
い値以内でない場合に、テーブル上で近傍の要素の既に
出力値と決定された高さデータの平均値に最も近い高さ
データを出力値と決定する近傍平均手段から構成されて
いる。
Fifth, the data unifying means stores the two kinds of height data obtained from the coordinate calculating means and the photocurrent signal corresponding to the height data in two kinds of tables having x and y coordinate values on two axes. First one-side height table creating means and second one-side height table creating means for storing in accordance with the x and y coordinate values of, and two types created by the first and second one-side height table creating means When the tables are integrated, the number-of-data comparison means for comparing the number of data stored for each element of the table with a predetermined threshold value, and the number-of-data comparison means for each element of the table 1st and 2nd
If the number of data elements of both tables is within the threshold value, the data stored in the elements of both tables is output, and if only one of them is within the threshold value, it is within the threshold value. Data determining means for outputting the other data, and maximum photocurrent determining means for determining the height data corresponding to the maximum value in the photocurrent signal output from the use data determining means for each element of the table as the output value. And when the number of data in the first and second tables is neither within the threshold value by the data number comparing means, the value is closest to the average value of the height data already determined as the output value of the neighboring elements on the table. It is composed of neighborhood averaging means for determining height data as an output value.

【0012】第6に最大光電流判定手段が、入力される
データから高さデータの最大値と最小値を除外する極値
除外手段と、極値除外手段からのデータのうち光電流信
号の最大値に対応する高さを出力値と決定する極値除外
最大光電流判定手段から構成されている。
Sixth, the maximum photocurrent determining means excludes the maximum value and the minimum value of the height data from the input data, and the maximum of the photocurrent signal among the data from the extreme value excluding means. It is composed of extreme value exclusion maximum photocurrent determining means for determining the height corresponding to the value as the output value.

【0013】第7に位置演算手段が、1次元光位置検出
素子1つずつに対し、受光位置に対応した位置補正値を
被測定物との距離に応じて複種類格納しておく位置補正
値格納手段と、前記複種類の位置補正値から距離に応じ
てひとつの補正値を選択する位置補正値選択手段から構
成されている。
Seventh, the position calculation means stores a plurality of position correction values corresponding to the light receiving position for each one-dimensional optical position detecting element in accordance with the distance to the object to be measured. It comprises a storage means and a position correction value selection means for selecting one correction value according to the distance from the plural kinds of position correction values.

【0014】[0014]

【作用】本発明は上記構成によって、第1に位置検出手
段の両側から光出力を複数段階に切り換えて、スリット
光を被測定物に照射し、被測定物から反射して得られる
散乱光を集光レンズで位置検出手段に導き、被測定物上
の高さの凹凸に従って変化する位置検出手段上の散乱光
の集光位置を光電流信号で検出し、その光電流信号から
形状演算手段により被測定物表面の高さデータを高速に
かつ高精度に取得することができる。
According to the present invention, according to the above structure, first, the light output is switched from the both sides of the position detecting means in a plurality of stages to irradiate the slit light to the object to be measured and the scattered light obtained by being reflected from the object to be measured is generated. The condensing lens guides the position to the position detecting means, and the condensing position of the scattered light on the position detecting means which changes according to the unevenness of the height on the object to be detected is detected by the photocurrent signal, and the shape calculating means is used from the photocurrent signal. Height data of the surface of the object to be measured can be acquired at high speed and with high accuracy.

【0015】第2に、出力電流和判定手段により1次元
光位置検出素子から2つずつ出力される光電流信号の和
と予め定めたしきい値との大小を判定し、出力電流判定
手段で1次元光位置検出素子から2つずつ出力されるそ
れぞれの光電流信号が飽和しているか判定し、両判定結
果から異なる光出力に対応して順次得られる前記光電流
信号からひとつの光電流信号を電流選択手段で選択する
ことにより複数段階光出力を切り換えて測定して得られ
る光電流信号のなかから最適な光電流信号を選択するこ
とができる。
Secondly, the output current sum judging means judges the magnitude of the sum of the photocurrent signals outputted from the one-dimensional photo position detecting element by two and the predetermined threshold value, and the output current judging means judges. One photocurrent signal is obtained from the photocurrent signals that are sequentially obtained corresponding to different photooutputs from the determination results by determining whether each photocurrent signal output from the one-dimensional photoposition detection element is saturated. Is selected by the current selection means, the optimum photocurrent signal can be selected from the photocurrent signals obtained by switching the multi-stage optical output and measuring.

【0016】第3に、出力電流和判定手段により1次元
光位置検出素子から2つずつ出力される光電流信号の和
と予め定めたしきい値との大小を判定し、異なる光出力
に対応して出力電流和判定手段から順次出力される判定
結果を用いて、並び替え手段で1次元光位置検出素子か
ら2つずつ出力される光電流信号をしきい値に近い順に
並び替え、出力電流判定手段によってしきい値に近い順
にそれぞれの光電流信号が飽和しているか判定すること
によって最適な光電流信号の選択をより効率的に行うこ
とができる。
Thirdly, the output current sum judging means judges the magnitude of the sum of the photocurrent signals output from the one-dimensional photo position detecting element by two and the predetermined threshold value, and corresponds to different light outputs. Then, by using the determination result sequentially output from the output current sum determining means, the rearranging means rearranges the photocurrent signals output from the one-dimensional photo-position detecting element two by two in the order of being closer to the threshold value. By determining whether or not each photocurrent signal is saturated in the order of being closer to the threshold value by the determination means, the optimum photocurrent signal can be selected more efficiently.

【0017】第4に、データ統合手段で、x,y座標値
を2軸に持つテーブルに座標演算手段から得られる高さ
データおよび高さデータと対応する光電流信号をデータ
のx,y座標値に応じて格納し、テーブルの要素ごとに
光電流信号の最大値に対応する高さデータを出力値と決
定することにより両側から測定したデータの統合と測定
データの間引きを行うことができる。
Fourthly, in the data integrating means, the height data obtained from the coordinate calculating means and the photocurrent signal corresponding to the height data obtained in the table having the x and y coordinate values on the two axes are converted into the x and y coordinates of the data. By storing the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal for each element of the table as the output value, the data measured from both sides can be integrated and the measurement data can be thinned.

【0018】第5に、データ統合手段で、x,y座標値
を2軸に持つ2種類のテーブルに座標演算手段から得ら
れる2種類の高さデータおよび前記高さデータと対応す
る光電流信号をデータのx,y座標値に応じて格納し、
前記2種類のテーブルを統合する際にテーブルの各要素
ごとに格納されているデータの個数を予め決められてい
るしきい値と比較し、データ数が共にしきい値以内であ
る場合は両テーブルの要素に格納されているデータを出
力し、片方の場合はしきい値以内である方のデータを出
力し、データの中から光電流信号の最大値に対応する高
さデータを出力値と決定し、またデータ数が共にしきい
値以内でない場合には、近傍の高さデータの平均値に最
も近い高さデータを出力値と決定することにより両側か
ら測定したデータのより信頼性の高い統合を行うことが
できる。
Fifth, in the data integration means, two kinds of height data obtained from the coordinate calculation means in two kinds of tables having x and y coordinate values on two axes and a photocurrent signal corresponding to the height data. Is stored according to the x and y coordinate values of the data,
When the two types of tables are integrated, the number of data stored for each element of the tables is compared with a predetermined threshold value, and if both data numbers are within the threshold value, both tables are compared. Output the data stored in the element of, and in the case of one, output the data within the threshold value, and determine the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal from the data as the output value. If the number of data is not within the threshold value, the height data closest to the average value of the height data in the vicinity is determined as the output value, so that the data measured from both sides can be integrated more reliably. It can be performed.

【0019】第6に、最大光電流判定手段で、入力され
てくるデータから高さデータの最大値と最小値を除外し
て、除外したデータの中から光電流信号の最大値に対応
する高さを出力値と決定することにより両側から測定し
たデータを更に信頼性高く統合することができる。
Sixth, the maximum photocurrent judging means excludes the maximum value and the minimum value of the height data from the input data, and the height corresponding to the maximum value of the photocurrent signal is excluded from the excluded data. By determining the height as the output value, data measured from both sides can be integrated with higher reliability.

【0020】第7に、位置演算手段で1次元光位置検出
素子1つずつに対し、受光位置に対応した位置補正値を
被測定物との距離に応じて複種類格納しておき、前記複
種類の位置補正値から前記距離に応じてひとつの補正値
を選択することにより被測定物の凹凸変化に応じた適切
な補正を行い、広範囲に高精度な測定を行うことができ
る。
Seventh, the position calculation means stores, for each one-dimensional optical position detecting element, a plurality of types of position correction values corresponding to the light receiving position according to the distance to the object to be measured. By selecting one correction value according to the distance from the position correction values of various types, it is possible to perform appropriate correction according to the unevenness change of the object to be measured, and perform highly accurate measurement in a wide range.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について、図
面を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の第1の実施例における形状
測定装置のブロック結線図である。図1において、10
1および108はレーザスリット光源、102および1
09はスリット走査手段、103および110はスリッ
ト光、104は被測定物、105は集光レンズ、106
は位置検出手段、107は受光手段である。レーザスリ
ット光源101とスリット走査手段102は位置検出手
段106の左側に配置され、レーザスリット光源108
とスリット走査手段109は位置検出手段106の右側
の対称な位置に配置されている。さらに、111および
112は受光手段107からの光電流信号、125は光
電流信号から三次元形状情報を計算する形状演算手段、
121は全体を制御する制御MPU、122はレーザス
リット光源101および108の光出力を制御する光出
力制御ドライバ、123はスリット走査手段102およ
び109を制御するスキャナ制御ドライバ、124はM
PUバスであり、さらに形状演算手段125の構成要素
として、113は光電流信号を電圧信号に変化するI/
V変換手段、114は電圧信号をデジタル信号に変換す
るA/D変換手段、115はデジタル信号を一次的に記
憶しておくメモリA、116はデータ選択手段、117
は位置演算手段、118は三次元形状を演算する座標演
算手段、119は形状演算結果を記憶しておくメモリ
B、120はデータ統合手段である。
FIG. 1 is a block connection diagram of a shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10
1 and 108 are laser slit light sources, and 102 and 1
09 is a slit scanning means, 103 and 110 are slit lights, 104 is an object to be measured, 105 is a condenser lens, 106
Is a position detecting means, and 107 is a light receiving means. The laser slit light source 101 and the slit scanning means 102 are arranged on the left side of the position detecting means 106, and the laser slit light source 108
The slit scanning unit 109 and the slit scanning unit 109 are arranged at symmetrical positions on the right side of the position detecting unit 106. Further, 111 and 112 are photocurrent signals from the light receiving means 107, 125 is shape calculating means for calculating three-dimensional shape information from the photocurrent signals,
121 is a control MPU for controlling the whole, 122 is a light output control driver for controlling the light output of the laser slit light sources 101 and 108, 123 is a scanner control driver for controlling the slit scanning means 102 and 109, and 124 is M.
A PU bus, and as a component of the shape calculation unit 125, 113 is an I / I that changes a photocurrent signal into a voltage signal.
V conversion means, 114 is an A / D conversion means for converting a voltage signal into a digital signal, 115 is a memory A for temporarily storing a digital signal, 116 is a data selection means, 117
Is a position calculation means, 118 is a coordinate calculation means for calculating a three-dimensional shape, 119 is a memory B for storing the shape calculation result, and 120 is a data integration means.

【0023】図2は受光手段107の撮像面を構成する
位置検出手段106の構成図である。非分割型の1次元
光位置検出センサ201を短辺方向に128個配列して
撮像面を構成している。本実施例では、非分割型の1次
元光位置検出センサ201に、PSD(Position Sensi
tive Detector:半導体位置検出素子)を用いており、
PSDに入射する被測定物からのスリット光の散乱光の
入射位置は、素子の両端電極202及び203に流れる
電流が各電極間との距離に反比例する特徴を利用して求
めることができる。即ち、両電極202及び203に流
れる電流I1及びI2より式(1)を用いて位置データ
を計算できる。
FIG. 2 is a block diagram of the position detecting means 106 constituting the image pickup surface of the light receiving means 107. An image pickup surface is configured by arranging 128 non-divided one-dimensional optical position detection sensors 201 in the short side direction. In this embodiment, a PSD (Position Sensi) is used for the non-division type one-dimensional optical position detection sensor 201.
tive Detector: semiconductor position detection element) is used,
The incident position of the scattered light of the slit light from the DUT which is incident on the PSD can be obtained by utilizing the characteristic that the current flowing through the electrodes 202 and 203 of the element is inversely proportional to the distance between the electrodes. That is, the position data can be calculated using the equation (1) from the currents I1 and I2 flowing through the electrodes 202 and 203.

【0024】 位置データ=K・(I1−I2)/(I1+I2) ---------(1) なお、Kは正規化するための係数である。Position data = K · (I1-I2) / (I1 + I2) --------- (1) Note that K is a coefficient for normalization.

【0025】受光手段107の撮像面をこのような構成
にすることにより、従来のCCDカメラによる撮像方式
に比べより高速にスリット光の散乱光を撮像することが
できる。即ち、従来のCCDカメラによる撮像方式で
は、1画面(例えば垂直走査480ライン)を撮像する
のに33ms必要であり、1点の撮像時間に換算すると約
60μsとなる。これに対し、本実施例によれば各ライ
ンでの1次元光位置検出センサの応答速度は約10μs
であり、センサそれぞれに対応したI/V変換手段を設
けることにより従来方式より約6倍の高速計測が実現で
きる。
By configuring the image pickup surface of the light receiving means 107 in this way, the scattered light of the slit light can be picked up at a higher speed than in the conventional image pickup method using a CCD camera. That is, in the conventional imaging method using the CCD camera, 33 ms is required to image one screen (for example, vertical scanning 480 lines), which is about 60 μs when converted to the imaging time of one point. On the other hand, according to this embodiment, the response speed of the one-dimensional optical position detection sensor in each line is about 10 μs.
Therefore, by providing the I / V conversion means corresponding to each sensor, high-speed measurement about 6 times faster than the conventional method can be realized.

【0026】図3はA/D変換手段114の構成要素を
示す図であり、前段のI/V変換手段113からの8個
の信号301はマルチプレクサ302により時分割的に
統合され、1個のA/D変換器303でデジタル信号に
変換されメモリ書き込み制御回路304によりメモリA
115に書き込まれる。A/D変換手段114は図3の
構成要素32個で構成されており、位置検出手段106
の両電極202及び203に流れる電流I1及びI2を
それぞれA/D変換している。このA/D変換及びメモ
リ書き込みを1信号当り約1μs強で実行しており、セ
ンサの応答速度約10μsを実現している。
FIG. 3 is a diagram showing the constituent elements of the A / D conversion means 114. The eight signals 301 from the I / V conversion means 113 in the preceding stage are time-divisionally integrated by the multiplexer 302 to form one signal. The memory A is converted into a digital signal by the A / D converter 303, and the memory A by the memory write control circuit 304.
Written at 115. The A / D conversion means 114 is composed of 32 components shown in FIG.
The currents I1 and I2 flowing through both electrodes 202 and 203 are A / D converted, respectively. This A / D conversion and memory writing are executed in a little over 1 μs per signal, and the sensor response speed of about 10 μs is realized.

【0027】図4は本発明の形状測定装置で被測定物の
三次元形状を測定する基本的な測定原理である三角測量
の原理を示している。図に示すように、レ−ザビ−ム4
01を対象物上の点P402に照射し、その時の反射光
403を撮像手段404で撮像する。このとき、被測定
物の表面の凹凸により生じた撮像手段404のスクリ−
ン405上での像の移動量を抽出することにより、基線
AB406と反射光403との交差角θb及びθdが求
められ、これらの値とレ−ザビ−ム401の照射角、即
ち基線AB406とレ−ザビ−ム401との交差角θa
及びθcと基線AB406の長さLから物体表面の三次
元座標情報を取得することができる。
FIG. 4 shows the principle of triangulation, which is a basic measurement principle for measuring the three-dimensional shape of an object to be measured by the shape measuring apparatus of the present invention. As shown in the figure, laser beam 4
01 is irradiated on the point P402 on the object, and the reflected light 403 at that time is imaged by the imaging means 404. At this time, the screen of the image pickup means 404 caused by the unevenness of the surface of the object to be measured.
By extracting the amount of movement of the image on the scanning line 405, the crossing angles θb and θd between the baseline AB 406 and the reflected light 403 are obtained, and these values and the irradiation angle of the laser beam 401, that is, the baseline AB 406 and Intersection angle θa with the laser beam 401
And θc and the length L of the base line AB 406, the three-dimensional coordinate information of the object surface can be obtained.

【0028】以上のように構成された形状測定装置につ
いて、以下にその動作を説明する。レーザスリット光源
101およびスリット走査手段102によりスリット光
103を被測定物104上に照射する。この際レーザス
リット光源101の光出力は光出力制御ドライバ122
からの制御信号により予め定めておいた3段階の出力値
の1番目の出力値に設定されている。スリット光103
の照射により被測定物104上から反射してくる散乱光
を、集光レンズ105及び複数配列された位置検出手段
106から構成される受光手段107で撮像する。位置
検出手段106からの光電流信号111及び112は、
それぞれI/V変換手段113により電圧信号に変換さ
れ、さらにA/D変換手段114により所定の同期信号
のタイミングで1スリット当り約10μsでデジタル信
号に変換され、メモリA115に書き込まれる。その
後、スキャナ制御ドライバ123からの制御信号により
スリット走査手段102でスリット光103を被測定物
104上の異なる位置に移動させ、上記のメモリA11
5までの信号処理を繰り返すことにより高速に被測定物
104全面をスリット走査する。1番目の光出力値での
被測定物104全面のスリット走査が終了すると、次に
光出力制御ドライバ122からの制御信号によりレーザ
スリット光源101の光出力は予め定めておいた3段階
の出力値の2番目の値に設定される。そして1番目の光
出力値の時と同様に、2番目の光出力値での被測定物1
04全面のスリット走査が行われ、それぞれの光電流信
号はデジタル信号に変換され、メモリA115に書き込
まれる。続いて同様に光出力制御ドライバ122からの
制御信号によりレーザスリット光源101の光出力は予
め定めておいた3段階の出力値の3番目の値に設定さ
れ、3番目の光出力値での被測定物104全面のスリッ
ト走査が行われ、それぞれの光電流信号はデジタル信号
に変換され、メモリA115に書き込まれる。
The operation of the shape measuring device configured as described above will be described below. The laser light source 101 and the slit scanning means 102 irradiate the object 104 with slit light 103. At this time, the optical output of the laser slit light source 101 is the optical output control driver 122.
It is set to the first output value of the output values of three predetermined levels by the control signal from. Slit light 103
The scattered light reflected from the object to be measured 104 by the irradiation of 1 is imaged by the light receiving means 107 including the condenser lens 105 and a plurality of position detecting means 106 arranged. The photocurrent signals 111 and 112 from the position detection means 106 are
Each is converted into a voltage signal by the I / V conversion means 113, and further converted into a digital signal by the A / D conversion means 114 at a timing of a predetermined synchronization signal at about 10 μs per slit, and written in the memory A 115. Then, the slit scanning means 102 moves the slit light 103 to a different position on the object to be measured 104 according to a control signal from the scanner control driver 123, and the above-mentioned memory A11.
By repeating the signal processing up to 5, the entire surface of the DUT 104 is slit-scanned at high speed. When the slit scanning of the entire surface of the DUT 104 at the first light output value is completed, the light output of the laser slit light source 101 is next determined by the control signal from the light output control driver 122 in three predetermined output values. Is set to the second value of. Then, as in the case of the first light output value, the DUT 1 at the second light output value 1
04 Slit scanning of the entire surface is performed, each photocurrent signal is converted into a digital signal, and written in the memory A115. Then, similarly, the light output of the laser slit light source 101 is set to the third value of the three predetermined output values by the control signal from the light output control driver 122 in the same manner. Slit scanning of the entire surface of the measurement object 104 is performed, each photocurrent signal is converted into a digital signal, and is written in the memory A115.

【0029】次にデータ選択手段116において、各ス
リットの各1次元光位置検出素子(PSD)毎に、メモ
リA115に格納された3種類の光出力値でのデジタル
化された光電流信号のうちから1種類の光電流信号が選
択される。そして位置演算手段117において、選択さ
れた各スリットの各PSD毎のデジタル信号より、式
(1)に基づいて各スリットの各PSD毎の散乱光入射
位置を計算し、これを測定点の位置信号とし、座標演算
手段118で図4に示した三角測量の原理に基づき被測
定物104の各測定点の所定の座標系に対する三次元形
状情報が演算され、メモリB119に書き込まれる。な
お、データ選択手段における3種類の光出力値でのデジ
タル化された光電流信号のうちから1種類の光電流信号
を選択する方法としては、本実施例では2つの光電流出
力端子からの光電流値の和が予め定めた飽和閾値を越え
ない最大のものを選択した。
Next, in the data selecting means 116, among the digitized photocurrent signals at the three kinds of light output values stored in the memory A115, for each one-dimensional light position detecting element (PSD) of each slit. , One type of photocurrent signal is selected. Then, the position calculating means 117 calculates the scattered light incident position of each PSD of each slit based on the equation (1) from the digital signal of each PSD of each selected slit, and calculates this as the position signal of the measurement point. Based on the principle of triangulation shown in FIG. 4, the coordinate calculation means 118 calculates three-dimensional shape information of each measurement point of the object 104 to be measured with respect to a predetermined coordinate system and writes it in the memory B119. In the present embodiment, as a method of selecting one kind of photocurrent signal from the digitized photocurrent signals with three kinds of photooutput values in the data selecting means, in the present embodiment, light from two photocurrent output terminals is selected. The maximum sum of current values was selected so as not to exceed a predetermined saturation threshold.

【0030】以上のようにレーザスリット光源101お
よびスリット走査手段102からのスリット光103の
光出力を3段階に切り換えて照射し、各測定点で適当な
光電流値を選択し、その値を用いて被測定物104表面
の三次元座標測定結果が得られた後、今度は、レーザス
リット光源108およびスリット走査手段109により
スリット光110を被測定物104上に照射する。この
場合も上述のレーザスリット光源101およびスリット
走査手段102によるスリット光103の照射の場合と
同様の動作の流れで、光出力を3段階に切り換えて照射
し、各測定点で適当な光電流値を選択し、その値を用い
て被測定物104表面の三次元座標演算を行い、演算結
果はメモリB119に書き込まれる。
As described above, the light output of the slit light 103 from the laser slit light source 101 and the slit scanning means 102 is switched in three stages and irradiated, an appropriate photocurrent value is selected at each measurement point, and the value is used. After the three-dimensional coordinate measurement result of the surface of the object to be measured 104 is obtained, the slit light 110 is irradiated onto the object to be measured 104 by the laser slit light source 108 and the slit scanning means 109. In this case as well, the flow of operation is the same as in the case of irradiation of the slit light 103 by the laser slit light source 101 and the slit scanning means 102 described above, the light output is switched in three stages and irradiation is performed, and an appropriate photocurrent value is obtained at each measurement point. Is selected, the three-dimensional coordinate calculation of the surface of the DUT 104 is performed using the selected value, and the calculation result is written in the memory B119.

【0031】このように、両方向からの三次元座標演算
が終了すると、データ統合手段120において、両方向
から測定したデータを統合し、死角となる領域の削減を
図る。本実施例では両方向のデータが測定できている場
合、両データの平均値を統合した値とした。なお、この
一連の動作は制御MPU121により制御されており、
これらの動作により、死角となる領域を削減し、また被
測定物の材質や測定面の傾きなどの影響による受光素子
の飽和現象を生じにくくし、測定誤差の少ない最適な光
照射のもとで高速かつ高精度に被測定物の三次元形状を
取得することができる。
In this way, when the three-dimensional coordinate calculation from both directions is completed, the data integration means 120 integrates the data measured from both directions to reduce the blind spot area. In this example, when data in both directions could be measured, the average value of both data was integrated. Note that this series of operations is controlled by the control MPU 121,
By these operations, the area that becomes the dead zone is reduced, and the saturation phenomenon of the light receiving element due to the influence of the material of the DUT and the inclination of the measurement surface is less likely to occur. The three-dimensional shape of the measured object can be acquired at high speed and with high accuracy.

【0032】以上のように本実施例によれば、非分割型
の1次元光位置検出素子を、その短辺方向に複数個配列
して構成した撮像面を有する位置検出手段と、1次元光
位置検出素子の長辺方向の両側に配置した2組のスリッ
ト光源およびスリット走査手段と、スリット光源からの
光出力を制御する光出力制御手段と、スリット光の照射
により被測定物上から反射して得られる散乱光を集光レ
ンズで位置検出手段に集光し光電流信号を出力する受光
手段と、データ選択手段、位置演算手段、座標演算手段
およびデータ統合手段を有する形状演算手段と、全体系
を制御する装置制御手段により、死角となる領域の削減
と受光素子の飽和現象の低減を行い、被測定物表面の高
さデータを高速かつ高精度に取得でき、三次元形状を有
する物体の認識や検査等を高速・高精度に行うことがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, the position detecting means having the image pickup surface constituted by arranging a plurality of non-divided one-dimensional light position detecting elements in the short side direction thereof and the one-dimensional light detecting device. Two sets of slit light sources and slit scanning means arranged on both sides in the long side direction of the position detection element, light output control means for controlling the light output from the slit light source, and reflection from the object to be measured by irradiation of slit light. The light receiving means for collecting the scattered light obtained by the condenser lens to the position detecting means and outputting the photocurrent signal, and the shape calculating means having the data selecting means, the position calculating means, the coordinate calculating means and the data integrating means, the whole. The device control means that controls the system reduces the blind spot area and reduces the saturation phenomenon of the light receiving element, and the height data of the surface of the object to be measured can be acquired at high speed and with high accuracy. Recognition査等 it is possible to be done in high-speed, high-accuracy.

【0033】なお、本実施例において、まず左側からの
測定において3段階に光出力を変化させてから次に右側
からの測定において3段階に光出力を変化させたが、こ
の順序は本発明を限定するものではなく、同じ光出力で
左右それぞれ測定してから次に光出力を変えて左右測定
しても同様の効果が得られる。また、光出力を変化させ
てから被測定物表面にスリット光をスリット走査手段で
投射かつ走査したが、この順序は本発明を限定するもの
ではなく、スリット走査手段によるスリット光走査を間
欠的に行い、走査を止めている間に光出力を3段階変化
させてそれぞれ測定しても同様の効果が得られ、更に光
出力の制御段数も、本実施例では3段階としたが被測定
物の材質や形状に合わせて制御段数を増減してもよく、
なんら本発明を限定するものではない。
In this embodiment, the light output was first changed in three steps in the measurement from the left side, and then the light output was changed in three steps in the measurement from the right side. The same effect can be obtained even if the left and right are measured with the same light output, and then the light output is changed to measure left and right. Further, the slit light is projected and scanned on the surface of the object to be measured by the slit scanning means after changing the light output, but this order does not limit the present invention, and the slit light scanning by the slit scanning means is intermittently performed. The same effect can be obtained by performing the measurement and changing the light output in three steps while stopping the scanning, and the number of control steps of the light output is three steps in the present embodiment. You may increase or decrease the number of control steps according to the material and shape,
It does not limit the present invention in any way.

【0034】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】図5は、本発明の第1の実施例の形状測定
装置の構成を示す図1における形状演算手段125の構
成要素であるデータ選択手段116の構成図である。そ
の他の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一で
あり、構成図及び動作説明は省略する。
FIG. 5 is a block diagram of the data selecting means 116 which is a constituent element of the shape calculating means 125 in FIG. 1 showing the structure of the shape measuring apparatus of the first embodiment of the present invention. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted.

【0036】図5において、最大値選出器501におい
て1次元光位置検出素子の光電流信号2つ(I1 50
8、I2 509)を光出力を変更した回数分メモリA
115から取り出し、I1とI2を比較して大きい方の値
を選出する。次に出力電流信号飽和判定手段503にお
いて光電流信号の大きい方の値が飽和していないかを調
べる。飽和しているかどうかの判定の基準となる電流信
号値はあらかじめしきい値格納手段A502に格納して
おき、この値を取り出してその値よりも大きい場合は飽
和しているとみなす。飽和しているかどうかの判定に出
力電流信号和を用いずに電流信号を用いる理由を説明す
る。図6に示す1次元光位置検出素子601による位置
検出は光電流出力信号(I1、I2)が各電極間との距離
に反比例するものを用いている。位置演算手段117で
は両電極間からの光電流出力信号I 1、I2を本発明の第
1の実施例で示した式(1)を用いて位置データ(x/
L)を演算する。よって同じ出力電流和でも位置によっ
てI1,I2に偏りがあるので光電流信号の大きい方の値
から飽和判定を行う。ここで飽和していないとみなされ
たデータの光電流信号を出力電流信号和算出器A504
で、その和(I1+I2、出力電流信号和)を求める。そ
の結果をメモリC505に格納する。次に予め設定した
最適受光量に相当する出力電流和の値をしきい値格納手
段B506より取り出し、メモリC505に格納されて
ある出力電流信号和と比較器507において比較する。
比較器507では最適受光量に相当する出力電流和とメ
モリC505に格納されてある出力電流和との差を求め
ており、この差の最も小さいデータを選択する。その際
に差の絶対値が同じ程度だった場合は最適受光量に相当
する出力電流和よりメモリC505に格納されている出
力電流信号和が大きいほうを選ぶ。なお図7に示すよう
に出力電流信号飽和判定手段503と出力電流信号和算
出器B701を並列に動作させ、出力電流信号和算出器
B701の結果をメモリD702に格納し、出力電流信
号飽和判定手段503の結果から削除判定器703にお
いて飽和しているデータを削除してからメモリE704
に格納し、そのデータを比較器507においてデータを
選択しても同様の効果が得られる。
In FIG. 5, the maximum value selector 501
Two photocurrent signals of the one-dimensional optical position detecting element (I1 Fifty
8, I2 509) Memory A for the number of times the light output is changed
Take out from 115, I1And I2And the larger value
Is elected. Next, the output current signal saturation determination means 503
The larger value of the photocurrent signal is not saturated.
Bell. The current signal that serves as a reference for determining whether or not it is saturated
The sign value is stored in advance in the threshold value storage means A502.
If this value is taken out and it is larger than that value,
Considered to be in harmony. Appears to determine if it is saturated
Explain the reason why the current signal is used instead of the force current signal sum
It Position by the one-dimensional optical position detecting element 601 shown in FIG.
The detection is based on the photocurrent output signal (I1, I2) Is the distance between each electrode
It is inversely proportional to. With position calculation means 117
Is a photocurrent output signal I from both electrodes 1, I2The present invention
Using the formula (1) shown in the first embodiment, position data (x /
L) is calculated. Therefore, even if the same output current sum
I1, I2Since there is a bias in the
Saturation judgment is performed from. Considered not saturated here
Output current signal sum calculator A504
Then, the sum (I1+ I2, Output current signal sum). So
The result of is stored in the memory C505. Then preset
The value of the output current sum corresponding to the optimum received light amount is stored in the threshold value storage.
Stored in memory C505 after being retrieved from column B506
The output current signal sum is compared with a comparator 507.
In the comparator 507, the sum of the output currents and the
Calculate the difference from the output current sum stored in memory C505
Therefore, the data with the smallest difference is selected. that time
If the absolute value of the difference is about the same, it corresponds to the optimum received light amount.
Output current stored in memory C505.
Select the one with the largest force current signal sum. Note that as shown in FIG.
Output current signal saturation determination means 503 and output current signal summation
Output B signal sum calculator by operating the output device B701 in parallel
The result of B701 is stored in the memory D702, and the output current
From the result of the signal saturation judgment means 503 to the deletion judgment device 703.
Memory E704 after deleting saturated data
In the comparator 507 and stores the data in the comparator 507.
Even if selected, the same effect can be obtained.

【0037】以上のように、本実施例によれば多段階に
光出力を変更したデータより最適な光電流出力信号を選
択することができ、測定精度の向上を図ることができ
る。
As described above, according to this embodiment, the optimum photocurrent output signal can be selected from the data in which the light output is changed in multiple stages, and the measurement accuracy can be improved.

【0038】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】図8は、本発明の第1の実施例の形状測定
装置の構成を示す図1における形状演算手段125の構
成要素であるデータ選択手段116の構成図である。そ
の他の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一で
あり、構成図及び動作説明は省略する。
FIG. 8 is a block diagram of the data selecting means 116 which is a constituent element of the shape calculating means 125 in FIG. 1 showing the structure of the shape measuring apparatus of the first embodiment of the present invention. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted.

【0040】図8において、出力電流信号和算出器B8
01において1次元光位置検出素子の光電流信号2つ
(I1 508、I2 509)を光出力を変更した回数
分メモリA115から取り出し、その和(I1+I2、出
力電流信号和)を求める。その結果をメモリF802に
格納する。次に予め設定した最適受光量に相当する出力
電流和の値をしきい値格納手段B803より取り出し、
メモリFに格納されてある出力電流信号和と比較器80
4において比較する。比較器804では最適受光量に相
当する出力電流和とメモリF802に格納されてある出
力電流和との差を求めている。この差をもとにソート手
段806において最適順に光出力を変更した回数分なら
べる。最適順とは最適受光量に相当する出力電流信号和
とメモリF802に格納されてある出力電流和との差が
小さい方から順位づけすることである。その際に差の絶
対値が同じ程度だった場合は最適受光量に相当する出力
電流和よりメモリF802に格納されている出力電流信
号和が大きいほうを選ぶ。次に出力電流信号飽和判定手
段809において光電流信号の大きい方の値が飽和して
いないかを最適順に調べる。光電流信号(I1、I2)の
どちらが大きいかは最大値選出器805において調べて
メモリG808に格納しておく。飽和しているかどうか
の判定の基準となる電流信号値はあらかじめしきい値格
納手段A807に格納しておき、この値を取り出してそ
の値よりも大きい場合は飽和しているとみなす。もし、
最適順に並んだ1番目のデータの光電流出力信号が飽和
していなければそれ以下の順番のデータにおいては判断
せずに最適順に並んだ1番目のデータを選択決定する。
飽和していた場合は最適順に並んだ2番目のデータにつ
いて調べる。飽和していなければ最適順に並んだ2番目
のデータを採用する。飽和していれば3番目というよう
にくりかえす。出力電流信号飽和判定手段809におい
ての役割は最適順とはいえ、個々の出力電流が飽和して
いるデータは排除しなければいけない。なぜなら本実施
例で用いている図6に示した1次元光位置検出素子60
1による位置検出は光電流出力信号(I1、I2)が各電
極間との距離に反比例するものを用いている。位置演算
手段117では両電極間からの光電流出力信号I1、I2
を本発明の第1の実施例で示した式(1)を用いて位置
データ(x/L)を演算する。よって同じ出力電流和で
も位置によってI1、I2に偏りがあるので光電流信号の
大きい方の値から飽和判定を行う。
In FIG. 8, the output current signal sum calculator B8
In 01, two photocurrent signals (I 1 508, I 2 509) of the one-dimensional photo position detection element are taken out from the memory A115 by the number of times the light output is changed, and the sum (I 1 + I 2 , sum of output current signals) is obtained. Ask. The result is stored in the memory F802. Next, the value of the output current sum corresponding to the preset optimum received light amount is taken out from the threshold value storage means B803,
The output current signal sum stored in the memory F and the comparator 80
Compare in 4. The comparator 804 calculates the difference between the output current sum corresponding to the optimum received light amount and the output current sum stored in the memory F802. Based on this difference, the sorting means 806 can find the number of times the light output is changed in the optimum order. The optimum order means that the difference between the sum of the output current signals corresponding to the optimum amount of received light and the sum of the output currents stored in the memory F802 is smaller, and ranking is performed. At that time, if the absolute values of the differences are about the same, the sum of the output current signals stored in the memory F802 is selected to be larger than the sum of the output currents corresponding to the optimum amount of received light. Next, the output current signal saturation determination means 809 checks whether or not the larger value of the photocurrent signal is saturated, in the optimum order. Which of the photocurrent signals (I 1 , I 2 ) is larger is checked by the maximum value selector 805 and stored in the memory G 808. The current signal value serving as a criterion for determining whether or not it is saturated is stored in the threshold value storage unit A807 in advance, and if this value is taken out and is larger than that value, it is considered to be saturated. if,
If the photocurrent output signal of the first data arranged in the optimum order is not saturated, the first data arranged in the optimum order is selected and determined without making a determination in the data in the order lower than that.
If it is saturated, check the second data in the optimal order. If it is not saturated, the second data arranged in the optimal order is used. If it is saturated, repeat as 3rd. Although the role of the output current signal saturation determination means 809 is in the optimum order, it is necessary to exclude the data in which each output current is saturated. This is because the one-dimensional optical position detecting element 60 shown in FIG. 6 used in this embodiment.
The position detection by 1 uses a photocurrent output signal (I 1 , I 2 ) that is inversely proportional to the distance between the electrodes. In the position calculation means 117, photocurrent output signals I 1 and I 2 from between both electrodes are generated.
The position data (x / L) is calculated using the equation (1) shown in the first embodiment of the present invention. Therefore, even if the same output current is summed, I 1 and I 2 are biased depending on the position, so that the saturation judgment is performed from the larger value of the photocurrent signal.

【0041】以上のように、本実施例によれば多段階に
光出力を変更したデータより最適な光電流出力信号を選
択することができ、測定精度の向上を図ることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, the optimum photocurrent output signal can be selected from the data in which the light output is changed in multiple stages, and the measurement accuracy can be improved.

【0042】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0043】図9は、本発明の第1の実施例の形状測定
装置の構成を示す図1における形状演算手段125の構
成要素であるデータ統合手段120の構成図である。そ
の他の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一で
あり、構成図及び動作説明は省略する。
FIG. 9 is a block diagram of the data integrating means 120 which is a constituent element of the shape calculating means 125 in FIG. 1 showing the structure of the shape measuring apparatus of the first embodiment of the present invention. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted.

【0044】図9において、901は、x,y座標値を
2軸に持つテーブルに座標演算手段118から得られる
高さデータ及び前記高さデータと対応する光電流信号
を、データのx,y座標値に応じて格納する高さテーブ
ル作成手段、902はテーブルの要素ごとに光電流信号
の最大値に対応する高さデータを出力値と決定する最大
光電流判定手段、903は最大光電流判定手段902か
らのテーブルの要素ごとの出力値をまとめて高さ画像を
生成しメモリB119に出力する高さ画像生成手段、9
04は座標演算手段118から得られる高さデータ及び
光電流信号、905はデータ統合手段120が出力する
高さ画像である。
In FIG. 9, reference numeral 901 denotes the height data obtained from the coordinate calculating means 118 and a photocurrent signal corresponding to the height data in a table having x and y coordinate values on two axes, the x and y of the data. Height table creating means for storing in accordance with coordinate values, 902 is maximum photocurrent determining means for determining height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal for each element of the table as an output value, and 903 is maximum photocurrent determination. Height image generation means for collecting output values for each element of the table from the means 902 to generate a height image and outputting the height image to the memory B119, 9
Reference numeral 04 is the height data and photocurrent signal obtained from the coordinate calculation means 118, and 905 is the height image output by the data integration means 120.

【0045】上記のように構成された形状測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、高さテーブル作
成手段901は座標演算手段118から得られる高さデ
ータ及び前記高さデータと対応する光電流信号904
を、x,y座標値を2軸に持つテーブルにデータのx,
y座標値に応じて格納する。図10はテーブルの説明図
である。1001はテーブル、1002はテーブルの要
素、1003は座標演算手段118から得られる高さデ
ータ及び前記高さデータと対応する光電流信号904が
対になって順次格納される高さデータ及び光電流信号格
納領域である。次に、最大光電流判定手段902はテー
ブルの要素ごとに並列に光電流信号の最大値を求め、対
応する高さデータを出力値と決定する。高さ画像生成手
段903は最大光電流判定手段902からのテーブルの
要素ごとの出力値をまとめて高さ画像905を生成しメ
モリB119に出力する。図11は以上の動作から得ら
れる高さ画像905の説明図である。図11において1
101は高さ画像、1102は最大光電流判定手段90
2から出力される高さデータである。高さ画像1101
において横軸はx座標値、縦軸はy座標値に対応してい
る。
The operation of the shape measuring apparatus configured as described above will be described below. First, the height table creating means 901 uses the height data obtained from the coordinate calculating means 118 and the photocurrent signal 904 corresponding to the height data.
In a table with x and y coordinate values on two axes,
Store according to the y-coordinate value. FIG. 10 is an explanatory diagram of the table. Reference numeral 1001 is a table, 1002 is an element of the table, 1003 is height data obtained from the coordinate calculating means 118, and height data and photocurrent signals in which the photocurrent signal 904 corresponding to the height data is sequentially stored in pairs. This is a storage area. Next, the maximum photocurrent determination means 902 finds the maximum value of the photocurrent signal in parallel for each element of the table, and determines the corresponding height data as the output value. The height image generation means 903 collects the output values for each element of the table from the maximum photocurrent determination means 902 to generate a height image 905 and outputs it to the memory B119. FIG. 11 is an explanatory diagram of the height image 905 obtained by the above operation. In FIG. 11, 1
101 is a height image, 1102 is a maximum photocurrent determination means 90.
It is the height data output from 2. Height image 1101
In, the horizontal axis corresponds to the x coordinate value and the vertical axis corresponds to the y coordinate value.

【0046】以上のように本実施例によれば、座標演算
手段118から得られる高さデータ及び前記高さデータ
と対応する光電流信号を、x,y座標値を2軸に持つテ
ーブルにデータのx,y座標値に応じて格納する高さテ
ーブル作成手段901と、テーブルの要素ごとに光電流
信号の最大値に対応する高さデータを出力値と決定する
最大光電流判定手段902と、最大光電流判定手段90
2からのテーブルの要素ごとの出力値をまとめて高さ画
像を生成しメモリB119に出力する高さ画像生成手段
903を設けることにより、レーザを一方向のみから照
射した各データではレーザが被測定物に照射されない場
合かあるいはレーザの反射光が被測定物の形状によって
PSDで検出されない場合に生じる死角部分のデータを
互いに補うことができる。また、レーザを一方向のみか
ら照射した場合の高さデータに含まれるノイズを軽減す
ることができる。更に、測定後の処理が容易な画像形式
のデータを生成することができる。
As described above, according to this embodiment, the height data obtained from the coordinate calculating means 118 and the photocurrent signal corresponding to the height data are stored in a table having x and y coordinate values on two axes. A height table creating means 901 for storing in accordance with the x and y coordinate values, and a maximum photocurrent determining means 902 for determining height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal for each element of the table as an output value. Maximum photocurrent determination means 90
By providing the height image generation means 903 which collects the output values for each element of the table from No. 2 and outputs the height image to the memory B119, the laser is measured in each data when the laser is irradiated from only one direction. The data on the blind spots that are generated when the object is not irradiated or when the reflected light of the laser is not detected by the PSD due to the shape of the object to be measured can complement each other. Further, it is possible to reduce the noise included in the height data when the laser is irradiated from only one direction. Furthermore, it is possible to generate image format data that can be easily processed after measurement.

【0047】なお、本実施例において最大光電流判定手
段はテーブルの要素ごとに並列に処理したが、逐次に処
理してもよいことは言うまでもない。
In the present embodiment, the maximum photocurrent determination means processes the elements of the table in parallel, but it goes without saying that they may be processed sequentially.

【0048】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0049】図12は、本発明の第5の実施例の形状測
定装置の構成を示す図1における形状演算手段125の
構成要素であるデータ統合手段120の構成図である。
その他の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一
であり、構成図及び動作説明は省略する。図12におい
て、1201はx,y座標値を2軸に持つテーブルAに
座標演算手段118から得られるデータのうちレーザス
リット光源101からのスリット光103を用いて得ら
れた高さデータ及び前記高さデータと対応する光電流信
号をデータのx,y座標値に応じて格納する第1の片側
高さテーブル作成手段、1202はx,y座標値を2軸
に持つテーブルBにレーザスリット光源108からのス
リット光110を用いて得られた高さデータ及び前記高
さデータと対応する光電流信号をデータのx,y座標値
に応じて格納する第2の片側高さテーブル作成手段、1
203は第1及び第2の片側高さテーブル作成手段12
01、1202内に作成された2種類のテーブルA、B
を統合する際にテーブルの各要素ごとに格納されている
データの個数を予め決められているしきい値と比較する
データ数比較手段、1204はテーブルの各要素ごとに
データ数比較手段1203でテーブルA,Bの要素のデ
ータ数が共にしきい値以内である場合は両テーブルの要
素に格納されているデータを用い、どちらか一方のみが
しきい値以内である場合はしきい値以内である方のデー
タを用いると判定する使用データ判定手段、1205は
テーブルの要素ごとに使用データ判定手段1204から
の光電流信号の最大値を求め、対応する高さデータを出
力値と決定する最大光電流判定手段、1206は各最大
光電流判定手段1205からのテーブル上の要素ごとの
出力値をまとめて仮の高さ画像を生成し、データ数比較
手段1203でテーブルA,Bのデータ数が共にしきい
値以内でないため出力値が未決定の画素には未決定タグ
を画素値として入力しておく仮高さ画像生成手段、12
07は仮高さ画像上で未決定タグが入力されている画素
において画素値を決定するために、仮高さ画像上で8近
傍の画素の既に決定された画素値の平均値に最も近い高
さデータを画素値と決定し仮の高さ画像に入力する近傍
平均手段、1208は仮の高さ画像において画素値が未
決定タグである画素の存在を判定する未決定画素判定手
段、1209は仮の高さ画像を確定した高さ画像として
メモリB119に出力する確定高さ画像生成手段、12
10は座標演算手段118から得られる2種類の高さデ
ータ及び光電流信号のうちレーザスリット光源101か
らのスリット光103を用いて得られたデータ、121
1は座標演算手段118から得られる2種類の高さデー
タ及び光電流信号のうちレーザスリット光源108から
のスリット光110を用いて得られたデータ、1212
はデータ統合手段120が出力する高さ画像である。
FIG. 12 is a block diagram of the data integration means 120 which is a component of the shape calculation means 125 in FIG. 1 showing the configuration of the shape measuring apparatus of the fifth embodiment of the present invention.
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted. In FIG. 12, reference numeral 1201 denotes the height data obtained by using the slit light 103 from the laser slit light source 101 in the table A having the x and y coordinate values on two axes and the height data obtained from the coordinate slitting means 101. First one-side height table creating means 1202 for storing a photocurrent signal corresponding to the height data in accordance with the x and y coordinate values of the data, and 1202 a laser slit light source 108 on a table B having x and y coordinate values on two axes. Second one-side height table creating means for storing height data obtained by using the slit light 110 from FIG. 1 and a photocurrent signal corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data,
Reference numeral 203 denotes the first and second one-side height table creating means 12
Two types of tables A and B created in 01 and 1202
A data number comparing means 1204 for comparing the number of data stored for each element of the table with a predetermined threshold value when integrating the data, and 1204 a data number comparing means 1203 for each element of the table. When the number of data elements of A and B are both within the threshold value, the data stored in the elements of both tables is used, and when only one of them is within the threshold value, it is within the threshold value. The use data determining means 1205 that determines to use the other data determines the maximum value of the photocurrent signal from the use data determining means 1204 for each element of the table, and determines the corresponding height data as the output value. Judgment means 1206 collects the output values of the elements from the maximum photocurrent judgment means 1205 for each element on the table to generate a temporary height image. Bull A, temporary height image generating means output value for the number is not within both the threshold data to be the pixel undecided enter the pending tag as the pixel value of B, 12
07 is the height closest to the average value of the already determined pixel values of the 8 neighboring pixels on the temporary height image, in order to determine the pixel value at the pixel to which the undetermined tag is input on the temporary height image. Averaging means for deciding the size data as pixel values and inputting them to the temporary height image, 1208 is an undetermined pixel determining means for determining the presence of pixels whose pixel values are undetermined tags in the temporary height image, and 1209 is A fixed height image generation means for outputting the temporary height image as a fixed height image to the memory B119, 12
Reference numeral 10 denotes data obtained by using the slit light 103 from the laser slit light source 101, out of two types of height data and photocurrent signals obtained from the coordinate calculation means 118, 121.
Reference numeral 1212 is data obtained by using the slit light 110 from the laser slit light source 108 out of two types of height data and photocurrent signals obtained from the coordinate calculation means 118.
Is a height image output by the data integration means 120.

【0050】上記のように構成された形状測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、第1の片側高さ
テーブル作成手段1201は座標演算手段118から得
られるデータのうちレーザスリット光源101からのス
リット光103を用いて得られた高さデータ及び前記高
さデータと対応する光電流信号1210を、x,y座標
値を2軸に持つ同手段内のテーブルAにデータのx,y
座標値に応じて格納する。同様にして、第2の片側高さ
テーブル作成手段1202はレーザスリット光源108
からのスリット光110を用いて得られた高さデータ及
び前記高さデータと対応する光電流信号1211を、
x,y座標値を2軸に持つ同手段内のテーブルBにデー
タのx,y座標値に応じて格納する。次に、データ数比
較手段1203は第1及び第2の片側高さテーブル作成
手段1201、1202内に作成された2種類のテーブ
ルA、Bを統合する際に、テーブルの各要素ごとに並列
に格納されているデータの個数を予め決められているし
きい値と比較する。使用データ判定手段1204はテー
ブルの各要素ごとに並列にデータ数比較手段1203で
テーブルA,Bの要素のデータ数が共にしきい値以内で
ある場合は両テーブルの要素に格納されているデータを
出力し、どちらか一方のみがしきい値以内である場合は
しきい値以内である方のデータを出力する。最大光電流
判定手段1205はテーブルの要素ごとに並列に使用デ
ータ判定手段1204からの光電流信号の最大値を求
め、対応する高さデータを出力値と決定する。仮高さ画
像生成手段1206は各最大光電流判定手段1205か
らのテーブル上の要素ごとの出力値をまとめて仮の高さ
画像を生成する。このときデータ数比較手段1203で
テーブルA,Bのデータ数が共にしきい値以内でないた
めに出力値が未だ決定されていない画素には未決定タグ
を画素値として仮高さ画像に入力しておく。近傍平均手
段1207は、仮の高さ画像を順次走査し、仮高さ画像
上で未決定タグが入力されている画素において画素値を
決定するために、仮高さ画像上で8近傍の画素の既に決
定された画素値の平均値に最も近い高さデータを画素値
と決定し、決定された画素値を未決定タグの代わりに仮
の高さ画像に入力する。未決定画素判定手段1208は
仮の高さ画像において画素値が未決定タグである画素が
存在するかを判定し、存在する場合には再び近傍平均手
段1207に戻り画素値を決定する。未決定画素判定手
段1208において画素値が未決定タグである画素が存
在しなければ、確定高さ画像生成手段1209は仮の高
さ画像を高さ画像1212としてメモリB119に出力
する。以上の動作においてテーブルの要素ごとにデータ
数がしきい値以内かを判定し、その判定結果から画素値
の決定方法を最大光電流判定手段1205と近傍平均手
段1207に分けるのは、データ数があるテーブルの要
素において計測されたデータ数と比較して極端に多いか
あるいは極端に少ない場合は、被測定物上の測定面の傾
きが受光手段107の光軸に対し垂直から大きく傾いて
いると推測することができ、高さデータの信頼性が低下
するからである。そのため、まずデータ数がしきい値以
内の適当な数である要素で信頼性の高い画素値を決定
し、次にデータ数がしきい値以外である信頼性の低いデ
ータが多く集まっている要素では既に決定された信頼性
の高いデータに最も近いデータを選択することでノイズ
に対するロバスト性を向上させている。
The operation of the shape measuring apparatus configured as described above will be described below. First, the first one-side height table creating means 1201 uses the slit light 103 from the laser slit light source 101 among the data obtained from the coordinate calculating means 118 and the light corresponding to the height data. The current signal 1210 is stored in a table A in the same means having x and y coordinate values on two axes as data x and y.
Store according to the coordinate value. In the same manner, the second one-side height table creating means 1202 uses the laser slit light source 108.
The height data obtained by using the slit light 110 from the above and a photocurrent signal 1211 corresponding to the height data,
The data is stored in a table B in the same means having x and y coordinate values on two axes according to the x and y coordinate values of the data. Next, when the number-of-data comparing unit 1203 integrates the two types of tables A and B created in the first and second one-side height table creating units 1201 and 1202, each of the elements of the tables are parallel to each other. The number of stored data is compared with a predetermined threshold value. The used data determination means 1204 parallelizes the data of each element of the table in the data number comparison means 1203 and when the data numbers of the elements of the tables A and B are both within the threshold value, the data stored in the elements of both tables are compared. If only one of them is within the threshold value, the data within the threshold value is output. The maximum photocurrent determining means 1205 finds the maximum value of the photocurrent signal from the use data determining means 1204 in parallel for each element of the table, and determines the corresponding height data as the output value. The temporary height image generating means 1206 collects the output values of the respective elements on the table from the respective maximum photocurrent determining means 1205 and generates a temporary height image. At this time, an undecided tag is input as a pixel value to the provisional height image for a pixel whose output value has not yet been determined because the number of data in the tables A and B is not within the threshold value in the data number comparison means 1203. deep. The neighborhood averaging unit 1207 sequentially scans the provisional height image, and determines the pixel value in the pixel to which the undetermined tag is input on the provisional height image. The height data closest to the average value of the already determined pixel values of is determined as the pixel value, and the determined pixel value is input to the temporary height image instead of the undetermined tag. The undetermined pixel determination means 1208 determines whether or not a pixel whose pixel value is an undetermined tag exists in the provisional height image, and when it exists, returns to the neighborhood averaging means 1207 again to determine the pixel value. If the undetermined pixel determination unit 1208 does not include a pixel whose pixel value is an undetermined tag, the determined height image generation unit 1209 outputs the temporary height image as a height image 1212 to the memory B119. In the above operation, it is determined whether the number of data is within the threshold value for each element of the table, and the determination method of the pixel value is divided into the maximum photocurrent determination means 1205 and the neighborhood averaging means 1207 based on the determination result. When the number of data measured in an element of a certain table is extremely large or extremely small compared with the number of measured data, it is determined that the inclination of the measurement surface on the object to be measured is largely inclined from the vertical with respect to the optical axis of the light receiving means 107. This is because it can be inferred and the reliability of the height data decreases. Therefore, first determine a highly reliable pixel value with an element whose number of data is an appropriate number within the threshold value, and then with many elements of low reliability whose number of data is other than the threshold value. Improves the robustness against noise by selecting the data closest to the already determined highly reliable data.

【0051】以上のように、x,y座標値を2軸に持つ
テーブルAに座標演算手段118から得られるデータの
うちレーザスリット光源101からのスリット光103
を用いて得られた高さデータ及び前記高さデータと対応
する光電流信号をデータのx,y座標値に応じて格納す
る第1の片側高さテーブル作成手段1201と、x,y
座標値を2軸に持つテーブルBにレーザスリット光源1
08からのスリット光110を用いて得られた高さデー
タ及び前記高さデータと対応する光電流信号をデータの
x,y座標値に応じて格納する第2の片側高さテーブル
作成手段1202と、第1及び第2の片側高さテーブル
作成手段1201、1202で作成された2種類のテー
ブルA、Bを統合する際にテーブルの各要素ごとに格納
されているデータの個数を予め決められているしきい値
と比較するデータ数比較手段1203と、テーブルの各
要素ごとにデータ数比較手段1203でテーブルA,B
の要素のデータ数が共にしきい値以内である場合は両テ
ーブルの要素に格納されているデータを出力し、どちら
か一方のみがしきい値以内である場合はしきい値以内で
ある方のデータを出力する使用データ判定手段1204
と、テーブルの要素ごとに使用データ判定手段1204
からの光電流信号の最大値を求め、対応する高さデータ
を出力値と決定する最大光電流判定手段1205と、各
最大光電流判定手段1205からのテーブル上の要素ご
との出力値をまとめて仮の高さ画像を生成しデータ数比
較手段1203でテーブルA,Bのデータ数が共にしき
い値よりも大きいため出力値が未決定の画素には未決定
タグを画素値として入力しておく仮高さ画像生成手段1
206と、仮高さ画像上で未決定タグが入力されている
画素において画素値を決定するために仮高さ画像上で8
近傍の画素の既に決定された画素値の平均値に最も近い
高さデータを画素値と決定し仮の高さ画像に入力する近
傍平均手段1207と、仮の高さ画像において画素値が
未決定タグである画素の存在を判定する未決定画素判定
手段1208と、仮の高さ画像を確定した高さ画像とし
てメモリB119に出力する確定高さ画像生成手段12
09を設けることにより、レーザを一方向のみから照射
した各データではレーザが被測定物に照射されない場合
かあるいはレーザの反射光が被測定物の形状によってP
SDで検出されない場合に生じる死角部分のデータを互
いに補うことができ、また、レーザを一方向のみから照
射した場合の高さデータに含まれるノイズを軽減するこ
とができ、より精度の高い高さデータを得ることができ
る。更に、測定後の処理が容易な画像形式のデータを生
成することができる。
As described above, the slit light 103 from the laser slit light source 101 among the data obtained from the coordinate calculating means 118 in the table A having the x and y coordinate values on the two axes.
And a first one-side height table creating means 1201 for storing the height data obtained by using the photocurrent signal and the photocurrent signal corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data.
Laser slit light source 1 on table B having coordinate values on 2 axes
Second one-side height table creating means 1202 for storing the height data obtained by using the slit light 110 from 08 and the photocurrent signal corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data. When the two types of tables A and B created by the first and second one-sided height table creating means 1201 and 1202 are integrated, the number of data stored for each element of the tables is predetermined. Data number comparing means 1203 for comparing with the threshold value and the data number comparing means 1203 for each element of the table
If the number of data elements of both is within the threshold value, the data stored in the elements of both tables is output, and if only one of them is within the threshold value, Usage data determination means 1204 for outputting data
And use data determination means 1204 for each element of the table
From the maximum photocurrent determination means 1205 for determining the maximum value of the photocurrent signal from the respective elements and determining the corresponding height data as the output value, and the output value for each element on the table from each maximum photocurrent determination means 1205. An tentative height image is generated, and the data number comparing means 1203 inputs the undecided tag as a pixel value to the pixel whose output value is undecided because both the data numbers of the tables A and B are larger than the threshold value. Temporary height image generation means 1
206 and 8 on the temporary height image to determine the pixel value in the pixel to which the undecided tag is input on the temporary height image.
Neighborhood averaging means 1207 that determines the height data closest to the average value of the already determined pixel values of neighboring pixels as a pixel value and inputs it to the temporary height image, and the pixel value in the temporary height image is undetermined. An undetermined pixel determination unit 1208 that determines the presence of a pixel that is a tag, and a fixed height image generation unit 12 that outputs a temporary height image to the memory B119 as a fixed height image.
By providing No. 09, in each data obtained by irradiating the laser from only one direction, when the laser is not applied to the object to be measured, or the reflected light of the laser is P depending on the shape of the object to be measured.
Data of blind spots generated when not detected by SD can be complemented with each other, and noise included in height data when a laser is irradiated from only one direction can be reduced, resulting in higher accuracy of height. You can get the data. Furthermore, it is possible to generate image format data that can be easily processed after measurement.

【0052】なお、本実施例においてデータ数比較手
段、使用データ判定手段及び最大光電流判定手段はそれ
ぞれテーブルの要素ごとに並列に処理したが、逐次に処
理してもよいことは言うまでもない。
In the present embodiment, the data number comparing means, the used data determining means and the maximum photocurrent determining means are processed in parallel for each element of the table, but it goes without saying that they may be processed sequentially.

【0053】また、近傍平均手段において仮の高さ画像
上で8近傍の画素を参照したが、参照する近傍の画素数
は本発明をなんら限定するものではない。
Although the neighborhood averaging means refers to 8 neighboring pixels on the provisional height image, the number of neighboring pixels to be referenced does not limit the present invention.

【0054】(実施例6)以下、本発明の第6の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 6) A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0055】図13は、本発明の第6の実施例の形状測
定装置の構成を示す図1における形状演算手段125の
構成要素であるデータ統合手段120の構成図である。
その他の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一
であり、構成図及び動作説明は省略する。
FIG. 13 is a block diagram of the data integrating means 120 which is a constituent element of the shape calculating means 125 in FIG. 1 showing the structure of the shape measuring apparatus of the sixth embodiment of the present invention.
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted.

【0056】図13において、1301はx,y座標値
を2軸に持つテーブルAに座標演算手段118から得ら
れるデータのうちレーザスリット光源101からのスリ
ット光103を用いて得られた高さデータ及び前記高さ
データと対応する光電流信号を、データのx,y座標値
に応じて格納する第1の片側高さテーブル作成手段、1
302はx,y座標値を2軸に持つテーブルBにレーザ
スリット光源108からのスリット光110を用いて得
られた高さデータ及び前記高さデータと対応する光電流
信号をデータのx,y座標値に応じて格納する第2の片
側高さテーブル作成手段、1303は第1及び第2の片
側高さテーブル作成手段1301、1302内に作成さ
れた2種類のテーブルA、Bを統合する際にテーブルの
各要素ごとに格納されているデータの個数を予め決めら
れているしきい値と比較するデータ数比較手段、130
4はテーブルの各要素ごとにデータ数比較手段1303
でテーブルA,Bの要素のデータ数が共にしきい値以内
である場合は両テーブルの要素に格納されているデータ
を出力し、どちらか一方のみがしきい値以内である場合
はしきい値以内である方のデータを出力する使用データ
判定手段、1305はテーブルの要素ごとに使用データ
判定手段1304のデータから高さデータの最大値と最
小値を除外する極値除外手段、1306は極値除外手段
1305からのデータのうち光電流信号の最大値に対応
する高さデータを出力値と決定する極値除外最大光電流
判定手段、1307は各極値除外最大光電流判定手段1
306からのテーブル上の要素ごとの出力値をまとめて
仮の高さ画像を生成し、データ数比較手段1303でテ
ーブルA,Bのデータ数が共にしきい値以内でないため
出力値が未決定の画素には未決定タグを画素値として入
力しておく仮高さ画像生成手段、1308は仮高さ画像
上で未決定タグが入力されている画素において画素値を
決定するために仮高さ画像上で8近傍の画素の既に決定
された画素値の平均値に最も近い高さデータを画素値と
決定し仮の高さ画像に入力する近傍平均手段、1309
は仮の高さ画像において画素値が未決定タグである画素
の存在を判定する未決定画素判定手段、1310は仮の
高さ画像を確定した高さ画像としてメモリB119に出
力する確定高さ画像生成手段、1311は座標演算手段
118から得られる2種類の高さデータ及び光電流信号
のうちレーザスリット光源101からのスリット光10
3を用いて得られたデータ、1312は座標演算手段1
18から得られる2種類の高さデータ及び光電流信号の
うちレーザスリット光源108からのスリット光110
を用いて得られたデータ、1313はデータ統合手段1
20が出力する高さ画像である。
In FIG. 13, 1301 is height data obtained by using the slit light 103 from the laser slit light source 101 in the data obtained from the coordinate calculating means 118 in the table A having x and y coordinate values on two axes. And a first one-sided height table creating means for storing the photocurrent signal corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data,
Reference numeral 302 denotes height data obtained by using the slit light 110 from the laser slit light source 108 in a table B having x and y coordinate values on two axes and a photocurrent signal corresponding to the height data, x and y of the data. A second one-side height table creating means 1303 for storing in accordance with the coordinate value is used when integrating two types of tables A and B created in the first and second one-side height table creating means 1301 and 1302. 130, a data number comparing means for comparing the number of data stored for each element of the table with a predetermined threshold value;
4 is a data number comparing means 1303 for each element of the table.
If the number of data elements of both tables A and B is within the threshold value, the data stored in the elements of both tables is output. If only one of them is within the threshold value, the threshold value is output. The used data determination means for outputting the data that is within 1300 is an extreme value exclusion means for removing the maximum value and the minimum value of the height data from the data of the used data determination means 1304 for each element of the table, and 1306 is an extreme value. Of the data from the excluding means 1305, the extremum excluding maximum photocurrent determining means for determining the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal as the output value, 1307 is the extremal excluding maximum photocurrent determining means 1
Output values for each element on the table from 306 are collected to generate a temporary height image, and the output value is undecided because the number of data in tables A and B is neither within the threshold value in the data number comparing means 1303. A provisional height image generation means for inputting an undecided tag to a pixel as a pixel value, 1308 is a provisional height image for determining a pixel value in a pixel to which an undecided tag is input on the provisional height image. Neighbor averaging means 1309 for determining the height data closest to the average value of the already determined pixel values of the eight neighboring pixels as the pixel value and inputting it to the temporary height image.
Is an undetermined pixel determination means for determining the presence of a pixel whose pixel value is an undetermined tag in the provisional height image, and 1310 is a confirmed height image which is output to the memory B119 as a determined height image of the provisional height image. The generating means 1311 is the slit light 10 from the laser slit light source 101 of the two types of height data and photocurrent signal obtained from the coordinate calculating means 118.
Data obtained by using the coordinate calculation means 1
Slit light 110 from the laser slit light source 108 of the two types of height data and photocurrent signal obtained from 18
1313 is data integration means 1
20 is a height image output by 20.

【0057】上記のように構成された形状測定装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、第1の片側高さ
テーブル作成手段1301は座標演算手段118から得
られるデータのうちレーザスリット光源101からのス
リット光103を用いて得られた高さデータ及び前記高
さデータと対応する光電流信号1311を、x,y座標
値を2軸に持つテーブルAにデータのx,y座標値に応
じて格納する。同様にして、第2の片側高さテーブル作
成手段1302はレーザスリット光源108からのスリ
ット光110を用いて得られた高さデータ及び前記高さ
データと対応する光電流信号1312を、x,y座標値
を2軸に持つテーブルBにデータのx,y座標値に応じ
て格納する。次に、データ数比較手段1303は第1及
び第2の片側高さテーブル作成手段1301、1302
内に作成された2種類のテーブルA、Bを統合する際
に、テーブルの各要素ごとに並列に格納されているデー
タの個数を予め決められているしきい値と比較する。使
用データ判定手段1304はテーブルの各要素ごとに並
列にデータ数比較手段1303でテーブルA,Bの要素
のデータ数が共にしきい値以内である場合は両テーブル
の要素に格納されているデータを出力し、どちらか一方
のみがしきい値以内である場合はしきい値以内である方
のデータを出力する。極値除外手段1305はテーブル
の各要素ごとに並列に、使用データ判定手段1304の
高さデータからまず最大値と最小値を求め、これら最大
値及び最小値に対応する高さデータ及び光電流信号の対
を使用データ判定手段1304のデータから除外する。
極値除外最大光電流判定手段1306はテーブルの要素
ごとに並列に極値除外手段1305からのデータにおい
て光電流信号の最大値を求め、対応する高さデータを出
力値と決定する。以上の動作において光電流信号の最大
値に対応する高さデータを求める前に、高さデータの最
大値と最小値を除外することにより、計測された高さデ
ータのばらつきを吸収し、より信頼度の高い高さ画像1
313を生成することができる。次に仮高さ画像生成手
段1307は各極値除外最大光電流判定手段1306か
らのテーブル上の要素ごとの出力値をまとめて仮の高さ
画像を生成する。このときデータ数比較手段1303で
テーブルA,Bのデータ数が共にしきい値以内でないた
めに出力値が未だ決定されていない画素には未決定タグ
を画素値として仮高さ画像に入力しておく。近傍平均手
段1308は、仮の高さ画像を順次走査し、仮高さ画像
上で未決定タグが入力されている画素において画素値を
決定するために、仮高さ画像上で8近傍の画素の既に決
定された画素値の平均値に最も近い高さデータを画素値
と決定し、決定された画素値を未決定タグの代わりに仮
の高さ画像に入力する。未決定画素判定手段1309は
仮の高さ画像において画素値が未決定タグである画素が
存在するかを判定し、存在する場合には再び近傍平均手
段1308に戻り画素値を決定する。未決定画素判定手
段1309において画素値が未決定タグである画素が存
在しなければ、確定高さ画像生成手段1310は仮の高
さ画像を高さ画像1313としてメモリB119に出力
する。
The operation of the shape measuring apparatus configured as described above will be described below. First, the first one-sided height table creating means 1301 uses the slit light 103 from the laser slit light source 101 among the data obtained from the coordinate computing means 118 and the light corresponding to the height data. The current signal 1311 is stored in a table A having x and y coordinate values on two axes according to the x and y coordinate values of the data. Similarly, the second one-side height table creating means 1302 outputs height data obtained by using the slit light 110 from the laser slit light source 108 and a photocurrent signal 1312 corresponding to the height data, x, y. The coordinate values are stored in a table B having two axes according to the x, y coordinate values of the data. Next, the data number comparing means 1303 uses the first and second one-side height table creating means 1301 and 1302.
When the two types of tables A and B created in the table are integrated, the number of data stored in parallel for each element of the tables is compared with a predetermined threshold value. The used data determination means 1304 uses the data number comparison means 1303 in parallel for each element of the table and when the data numbers of the elements of the tables A and B are both within the threshold value, the data stored in the elements of both tables are compared. If only one of them is within the threshold value, the data within the threshold value is output. The extreme value excluding means 1305 first finds the maximum value and the minimum value from the height data of the usage data determining means 1304 in parallel for each element of the table, and the height data and photocurrent signal corresponding to these maximum value and minimum value. Is excluded from the data of the used data determination means 1304.
The extreme value exclusion maximum photocurrent determination means 1306 finds the maximum value of the photocurrent signal in the data from the extreme value exclusion means 1305 in parallel for each element of the table, and determines the corresponding height data as the output value. In the above operation, by eliminating the maximum and minimum values of the height data before obtaining the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal, variations in the measured height data are absorbed, making it more reliable. High height image 1
313 can be generated. Next, the provisional height image generation means 1307 collects the output values of the respective elements on the table from the extreme value excluded maximum photocurrent determination means 1306 to generate a provisional height image. At this time, an undecided tag is input to the provisional height image as a pixel value for a pixel whose output value has not yet been determined because the number of data in the tables A and B is not within the threshold value in the data number comparison means 1303. deep. The neighborhood averaging unit 1308 sequentially scans the temporary height image, and determines the pixel value in the pixel in which the undecided tag is input on the temporary height image. The height data closest to the average value of the already determined pixel values of is determined as the pixel value, and the determined pixel value is input to the temporary height image instead of the undetermined tag. The undetermined pixel determination unit 1309 determines whether or not there is a pixel whose pixel value is an undetermined tag in the provisional height image, and when it exists, returns to the neighborhood averaging unit 1308 again to determine the pixel value. If there is no pixel whose pixel value is an undetermined tag in the undetermined pixel determination means 1309, the confirmed height image generation means 1310 outputs the temporary height image to the memory B119 as the height image 1313.

【0058】以上のように、x,y座標値を2軸に持つ
テーブルAに座標演算手段118から得られるデータの
うちレーザスリット光源101からのスリット光103
を用いて得られた高さデータ及び前記高さデータと対応
する光電流信号をデータのx,y座標値に応じて格納す
る第1の片側高さテーブル作成手段1301と、x,y
座標値を2軸に持つテーブルBにレーザスリット光源1
08からのスリット光110を用いて得られた高さデー
タ及び前記高さデータと対応する光電流信号をデータの
x,y座標値に応じて格納する第2の片側高さテーブル
作成手段1302と、第1及び第2の片側高さテーブル
作成手段1301、1302内に作成された2種類のテ
ーブルA、Bを統合する際にテーブルの各要素ごとに格
納されているデータの個数を予め決められているしきい
値と比較するデータ数比較手段1303と、テーブルの
各要素ごとにデータ数比較手段1303でテーブルA,
Bの要素のデータ数が共にしきい値以内である場合は両
テーブルの要素に格納されているデータを出力し、どち
らか一方のみがしきい値以内である場合はしきい値以内
である方のデータを出力する使用データ判定手段130
4と、テーブルの要素ごとに使用データ判定手段130
4のデータから高さデータの最大値と最小値を除外する
極値除外手段1305と、極値除外手段1305からの
データのうち光電流信号の最大値に対応する高さデータ
を出力値と決定する極値除外最大光電流判定手段130
6と、各極値除外最大光電流判定手段1306からのテ
ーブル上の要素ごとの出力値をまとめて仮の高さ画像を
生成しデータ数比較手段1303でテーブルA,Bのデ
ータ数が共にしきい値以内でないため出力値が未決定の
画素には未決定タグを画素値として入力しておく仮高さ
画像生成手段1307と、仮高さ画像上で未決定タグが
入力されている画素において画素値を決定するために仮
高さ画像上で8近傍の画素の既に決定された画素値の平
均値に最も近い高さデータを画素値と決定し仮の高さ画
像に入力する近傍平均手段1308と、仮の高さ画像に
おいて画素値が未決定タグである画素の存在を判定する
未決定画素判定手段1309と、仮の高さ画像を確定し
た高さ画像としてメモリB119に出力する確定高さ画
像生成手段1310を設けることにより、レーザを一方
向のみから照射した各データではレーザが被測定物に照
射されない場合かあるいはレーザの反射光が被測定物の
形状によってPSDで検出されない場合に生じる死角部
分のデータを互いに補うことができ、また、レーザを一
方向のみから照射した場合の高さデータに含まれるノイ
ズを軽減することができる。
As described above, the slit light 103 from the laser slit light source 101 is included in the data obtained from the coordinate calculating means 118 in the table A having the x and y coordinate values on two axes.
And a first one-side height table creating means 1301 for storing the height data obtained by using the above and the photocurrent signal corresponding to the height data according to the x, y coordinate values of the data, and x, y.
Laser slit light source 1 on table B having coordinate values on 2 axes
Second one-side height table creating means 1302 for storing height data obtained by using the slit light 110 from 08 and a photocurrent signal corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data. , The number of data stored for each element of the tables when the two types of tables A, B created in the first and second one-side height table creating means 1301, 1302 are integrated is predetermined. Data number comparing means 1303 for comparing with the threshold value and the data number comparing means 1303 for each element of the table
If the number of data elements of B is both within the threshold value, the data stored in the elements of both tables is output. If only one of them is within the threshold value, it is within the threshold value. Data determination means 130 for outputting the data of
4 and used data determination means 130 for each element of the table
4 excluding the maximum and minimum values of the height data from the data, and the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal among the data from the extreme value excluding means 1305 is determined as the output value. Extremum Exclusion Maximum Photocurrent Determination Means 130
6 and the output value of each element on the table from each extremum-excluded maximum photocurrent determination means 1306 are collected to generate a temporary height image, and the data number comparison means 1303 sets the data numbers of the tables A and B together. In the provisional height image generation means 1307 for inputting an undetermined tag as a pixel value to a pixel whose output value is not determined because it is not within the threshold value, and in a pixel to which an undetermined tag is input on the provisional height image. In order to determine the pixel value, the neighborhood averaging means that determines the height data closest to the average value of the already determined pixel values of the 8 neighboring pixels on the provisional height image as the pixel value and inputs it to the provisional height image. 1308, an undetermined pixel determination unit 1309 that determines the presence of a pixel whose pixel value is an undetermined tag in the provisional height image, and a determined height that outputs the provisional height image to the memory B119 as a determined height image. Image generation means 131 By providing the data, the blind spot data generated when the laser is not applied to the object to be measured or the reflected light of the laser is not detected by the PSD due to the shape of the object to be measured in each data obtained by irradiating the laser from only one direction is provided. It is possible to compensate for each other, and it is possible to reduce noise included in the height data when the laser is irradiated from only one direction.

【0059】なお、本実施例においてデータ数比較手
段、使用データ判定手段、極値除外手段及び極値除外最
大光電流判定手段はテーブルの要素ごとに並列に処理し
たが、逐次に処理してもよいことは言うまでもない。
In the present embodiment, the data number comparing means, the used data judging means, the extremal value excluding means and the extremal value excluding maximum photocurrent judging means are processed in parallel for each element of the table, but they may be processed sequentially. It goes without saying that it is good.

【0060】また、近傍平均手段において仮の高さ画像
上で8近傍の画素を参照したが、参照する近傍の画素数
は本発明をなんら限定するものではない。
Although the neighborhood averaging means refers to 8 neighboring pixels on the provisional height image, the number of neighboring pixels to be referenced does not limit the present invention.

【0061】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 7) A seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0062】図14は、本発明の第1の実施例の形状測
定装置の構成を示す図1における形状演算手段125の
構成要素である位置演算手段117を示している。図に
おいて位置補正回路1401を新たに設けている。それ
以外の構成及び動作は、本発明の第1の実施例と同一で
あり、構成図及び動作説明は省略する。
FIG. 14 shows the position calculating means 117 which is a component of the shape calculating means 125 in FIG. 1 showing the structure of the shape measuring apparatus of the first embodiment of the present invention. In the figure, a position correction circuit 1401 is newly provided. The other configurations and operations are the same as those of the first embodiment of the present invention, and the configuration diagram and operation description are omitted.

【0063】図14において、データ選択手段116か
らの光電流信号1408を用いて位置演算回路1407
で1次元光位置検出素子の受光面上の位置(図6におけ
るx/Lの値)を計算し、受光位置領域決定手段140
2において1次元光位置検出素子のどの領域に属するか
を決定する。それと並行して位置演算回路1407の結
果を読み込み、距離算出部1403において被測定物ま
での距離(z)を算出する。この距離が距離範囲選択手
段1404においてあらかじめ定めてある範囲のどこに
属するかを決定する。この距離範囲選択手段1404と
受光位置領域決定手段1402の結果より位置補正テー
ブル参照器1405において補正値を決定する.この補
正値を用いて補正値演算器1406で位置演算回路14
07から読み込んだ1次元光位置検出素子の受光面上の
位置との和を求める。これを1次元光検出素子の数だけ
行う。
In FIG. 14, the position calculation circuit 1407 is used by using the photocurrent signal 1408 from the data selection means 116.
The position (value of x / L in FIG. 6) on the light receiving surface of the one-dimensional light position detecting element is calculated by
In 2, the area to which the one-dimensional optical position detecting element belongs is determined. In parallel with this, the result of the position calculation circuit 1407 is read, and the distance calculation unit 1403 calculates the distance (z) to the object to be measured. The distance range selecting means 1404 determines to which of the predetermined ranges the distance belongs. The position correction table reference unit 1405 determines a correction value based on the results of the distance range selection unit 1404 and the light receiving position region determination unit 1402. Using this correction value, the correction value calculator 1406 uses the position calculation circuit 14
The sum with the position on the light receiving surface of the one-dimensional optical position detecting element read from 07 is obtained. This is performed for the number of one-dimensional photodetectors.

【0064】図15において受光位置領域決定手段14
02について詳しく説明する。1次元光検出素子受光面
1501を受光位置で0〜nのn+1個の範囲にわけ、
位置演算回路1407によって算出された受光面上の位
置がこのどの範囲に入っているのかを決定する。
In FIG. 15, the light receiving position area determining means 14
02 will be described in detail. The light receiving surface 1501 of the one-dimensional light detecting element is divided into n + 1 ranges of 0 to n at the light receiving position,
It is determined in which range the position on the light receiving surface calculated by the position calculation circuit 1407 falls.

【0065】図16において距離範囲選択手段1404
について詳しく説明する。距離の範囲わけは、本実施例
では図のように撮像素子1601からの距離で3つにわ
けた。距離算出部1403において算出された距離がl
0〜l1の範囲だった場合は距離範囲選択手段1404
において基準面A1602を選択する。l1〜l2の範
囲に入っていれば基準面B1603の範囲となり、基準
距離l2以上の範囲に入っていれば基準面C1604の
範囲となる.なお、それぞれの範囲は等間隔ではなく、
基準面も範囲の中心にあるわけではない。
In FIG. 16, distance range selection means 1404
Will be described in detail. In this embodiment, the range of the distance is divided into three according to the distance from the image sensor 1601 as shown in the figure. The distance calculated by the distance calculation unit 1403 is l
If the range is 0 to 11, distance range selection means 1404
In, the reference plane A1602 is selected. If it is within the range of l1 to l2, it is the range of the reference plane B1603, and if it is within the range of the reference distance l2 or more, it is the range of the reference plane C1604. Note that each range is not evenly spaced,
The reference plane is not at the center of the range.

【0066】図17において位置補正テーブル参照器1
405について詳しく説明する。位置補正テーブル参照
器1405はパラメータxとyから補正値(A01〜A
n3)を決定する。パラメータxは距離範囲選択手段1
404より決まり、パラメータyは受光位置領域決定手
段1402より決まる。これをテーブルにまとめたのが
図の位置補正テーブル1701である。位置補正テーブ
ル1701中の値(A01〜An3)は各基準面におけ
る1次元光位置検出素子受光面1501の各領域(0〜
n、図15参照)の中心にスリット光を当てたときの実
際に当たった位置と1次元光位置検出素子の光電流信号
2つ(I1、I2)より算出した位置の差である。
In FIG. 17, the position correction table reference unit 1
405 will be described in detail. The position correction table reference unit 1405 uses the correction values (A01 to A01) based on the parameters x and y.
n3) is determined. Parameter x is distance range selection means 1
404, and the parameter y is determined by the light receiving position area determining means 1402. The position correction table 1701 in the figure is a table in which these are summarized. The values (A01 to An3) in the position correction table 1701 are the respective areas (0 to 0) of the light receiving surface 1501 of the one-dimensional optical position detection element on each reference surface.
(n, see FIG. 15) is the difference between the position actually hit when slit light is applied to the center and the position calculated from the two photocurrent signals (I 1 , I 2 ) of the one-dimensional photo position detecting element.

【0067】以上のように本実施例によれば1次元光検
出素子の受光位置領域をn分割することによって受光位
置の場所による誤差の違いを補正できる。また基準面の
数を複数にしたことにより被測定物上のスリット光の幅
が距離によって違うので補正すべき誤差が変化すること
に対応することができ、さらに1次元光検出素子の数だ
け位置補正テーブルを用意することにより素子間の特性
むらを補正することができる。
As described above, according to this embodiment, by dividing the light receiving position region of the one-dimensional photodetector element into n, it is possible to correct the difference in error depending on the position of the light receiving position. In addition, since the width of slit light on the object to be measured differs depending on the distance by using a plurality of reference planes, it is possible to deal with a change in the error to be corrected. By preparing a correction table, it is possible to correct characteristic unevenness between elements.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上のように本発明は、第1に非分割型
の1次元光位置検出素子を、その短辺方向に複数個配列
して構成した撮像面を有する位置検出手段と、1次元光
位置検出素子の長辺方向の両側に配置した2組のスリッ
ト光源およびスリット走査手段と、スリット光源からの
光出力を制御する光出力制御手段と、スリット光の照射
により被測定物上から反射して得られる散乱光を集光レ
ンズで位置検出手段に集光し光電流信号を出力する受光
手段と、データ選択手段、位置演算手段、座標演算手段
およびデータ統合手段を有する形状演算手段と、全体系
を制御する装置制御手段により、死角となる領域を削減
し、また被測定物の材質や測定面の傾きなどの影響によ
る受光素子の飽和現象を生じにくくし、被測定物表面の
高さデータを高速・高精度に取得することができる。
As described above, according to the present invention, firstly, there is provided a position detecting means having an image pickup surface formed by arranging a plurality of non-divided one-dimensional optical position detecting elements in the short side direction thereof. Two sets of slit light sources and slit scanning means arranged on both sides of the three-dimensional light position detection element in the long side direction, light output control means for controlling the light output from the slit light source, and slit light irradiation from above the object to be measured. Light receiving means for collecting scattered light obtained by reflection on a position detecting means by a condenser lens and outputting a photocurrent signal, and shape calculating means having data selecting means, position calculating means, coordinate calculating means and data integrating means. The device control means that controls the entire system reduces the area that becomes a blind spot, and prevents the phenomenon of saturation of the light receiving element due to the influence of the material of the measured object or the inclination of the measurement surface, thus increasing the surface of the measured object. Speed data It can be acquired with high accuracy.

【0069】第2に、出力電流和判定手段により1次元
光位置検出素子から2つずつ出力される光電流信号の和
と予め定めたしきい値との大小を判定し、出力電流判定
手段で1次元光位置検出素子から2つずつ出力されるそ
れぞれの光電流信号が飽和しているか判定し、両判定結
果から異なる光出力に対応して順次得られる前記光電流
信号からひとつの光電流信号を電流選択手段で選択する
ことにより複数段階光出力を切り換えて測定して得られ
る光電流信号のなかから最適な光電流信号を選択するこ
とができる。
Secondly, the output current sum judging means judges the magnitude of the sum of the photocurrent signals outputted from the one-dimensional photo position detecting element by two and the predetermined threshold value, and the output current judging means judges. One photocurrent signal is obtained from the photocurrent signals that are sequentially obtained corresponding to different photooutputs from the determination results by determining whether each photocurrent signal output from the one-dimensional photoposition detection element is saturated. Is selected by the current selection means, the optimum photocurrent signal can be selected from the photocurrent signals obtained by switching the multi-stage optical output and measuring.

【0070】第3に、出力電流和判定手段により1次元
光位置検出素子から2つずつ出力される光電流信号の和
と予め定めたしきい値との大小を判定し、異なる光出力
に対応して出力電流和判定手段から順次出力される判定
結果を用いて、並び替え手段で1次元光位置検出素子か
ら2つずつ出力される光電流信号をしきい値に近い順に
並び替え、出力電流判定手段によってしきい値に近い順
にそれぞれの光電流信号が飽和しているか判定すること
により最適な光電流信号の選択をより効率的に行うこと
ができる。
Thirdly, the output current sum determining means determines the magnitude of the sum of the photocurrent signals output from the two-dimensional one-dimensional optical position detecting elements two by two and a predetermined threshold value to cope with different light outputs. Then, by using the determination result sequentially output from the output current sum determining means, the rearranging means rearranges the photocurrent signals output from the one-dimensional photo-position detecting element two by two in the order of being closer to the threshold value. The determination unit determines whether or not each photocurrent signal is saturated in the order closer to the threshold value, so that the optimum photocurrent signal can be selected more efficiently.

【0071】第4に、データ統合手段で、x,y座標値
を2軸に持つテーブルに座標演算手段から得られる高さ
データおよび高さデータと対応する光電流信号をデータ
のx,y座標値に応じて格納し、テーブルの要素ごとに
光電流信号の最大値に対応する高さデータを出力値と決
定することにより両側から測定したデータの統合と測定
データの間引きを行うことができる。
Fourth, in the data integration means, the height data obtained from the coordinate operation means and the photocurrent signal corresponding to the height data obtained in the table having the x and y coordinate values on the two axes are converted into the x and y coordinates of the data. By storing the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal for each element of the table as the output value, the data measured from both sides can be integrated and the measurement data can be thinned.

【0072】第5に、データ統合手段で、x,y座標値
を2軸に持つ2種類のテーブルに座標演算手段から得ら
れる2種類の高さデータおよび前記高さデータと対応す
る光電流信号をデータのx,y座標値に応じて格納し、
前記2種類のテーブルを統合する際にテーブルの各要素
ごとに格納されているデータの個数を予め決められてい
るしきい値と比較し、データ数が共にしきい値以内であ
る場合は両テーブルの要素に格納されているデータを出
力し、片方の場合はしきい値以内である方のデータを出
力し、データの中から光電流信号の最大値に対応する高
さデータを出力値と決定し、またデータ数が共にしきい
値以内でない場合には、近傍の高さデータの平均値に最
も近い高さデータを出力値と決定することにより両側か
ら測定したデータのより信頼性の高い統合を行うことが
できる。
Fifth, in the data integrating means, two kinds of height data obtained from the coordinate calculating means in two kinds of tables having x and y coordinate values on two axes and a photocurrent signal corresponding to the height data. Is stored according to the x and y coordinate values of the data,
When the two types of tables are integrated, the number of data stored for each element of the tables is compared with a predetermined threshold value, and if both data numbers are within the threshold value, both tables are compared. Output the data stored in the element of, and in the case of one, output the data within the threshold value, and determine the height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal from the data as the output value. If the number of data is not within the threshold value, the height data closest to the average value of the height data in the vicinity is determined as the output value, so that the data measured from both sides can be integrated more reliably. It can be performed.

【0073】第6に、最大光電流判定手段で、入力され
てくるデータから高さデータの最大値と最小値を除外し
て、除外したデータの中から光電流信号の最大値に対応
する高さを出力値と決定することにより両側から測定し
たデータを更に信頼性高く統合することができる。
Sixth, the maximum photocurrent determination means excludes the maximum value and the minimum value of the height data from the input data, and the height corresponding to the maximum value of the photocurrent signal is excluded from the excluded data. By determining the height as the output value, data measured from both sides can be integrated with higher reliability.

【0074】第7に、位置演算手段で1次元光位置検出
素子1つずつに対し、受光位置に対応した位置補正値を
被測定物との距離に応じて複種類格納しておき、前記複
種類の位置補正値から前記距離に応じてひとつの補正値
を選択することにより被測定物の凹凸変化に応じた適切
な補正を行い、広範囲に高精度な測定を行うことがで
き、高精度かつ効率的な三次元形状を有する物体の認識
や検査等を可能とする優れた形状測定装置を実現できる
ものである。
Seventh, the position calculating means stores, for each one-dimensional light position detecting element, a plurality of kinds of position correction values corresponding to the light receiving position according to the distance to the object to be measured. By selecting one correction value according to the distance from the position correction values of various types, it is possible to perform appropriate correction according to the unevenness change of the object to be measured, and it is possible to perform high-precision measurement in a wide range. It is possible to realize an excellent shape measuring device that enables efficient recognition and inspection of an object having a three-dimensional shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における形状測定装置の
ブロック結線図
FIG. 1 is a block connection diagram of a shape measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における位置検出手段の
詳細平面図
FIG. 2 is a detailed plan view of the position detecting means in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例におけるA/D変換手段
の詳細ブロック結線図
FIG. 3 is a detailed block diagram of the A / D conversion means in the first embodiment of the present invention.

【図4】三角測量の原理を示す幾何学的配置図FIG. 4 Geometrical layout diagram showing the principle of triangulation

【図5】本発明の第2の実施例におけるデータ選択手段
のブロック結線図
FIG. 5 is a block connection diagram of a data selecting means in the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例における1次元光位置検出素子
の詳細概念図
FIG. 6 is a detailed conceptual diagram of a one-dimensional optical position detecting element according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例におけるデータ選択手段
のブロック結線図
FIG. 7 is a block connection diagram of data selecting means in the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例におけるデータ選択手段
のブロック結線図
FIG. 8 is a block connection diagram of data selecting means in a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例におけるデータ統合手段
のブロック結線図
FIG. 9 is a block connection diagram of a data integrating means in a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例におけるテーブルの概
念図
FIG. 10 is a conceptual diagram of a table in the fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例における高さ画像の概
念図
FIG. 11 is a conceptual diagram of a height image according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例におけるデータ統合手
段のブロック結線図
FIG. 12 is a block connection diagram of data integration means in the fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6の実施例におけるデータ統合手
段のブロック結線図
FIG. 13 is a block connection diagram of data integration means in a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7の実施例における位置演算手段
のブロック結線図
FIG. 14 is a block connection diagram of a position calculating means in a seventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第7の実施例における受光位置領域
区分の図
FIG. 15 is a diagram of light receiving position area division in the seventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例における距離範囲区分
の図
FIG. 16 is a diagram of distance range division in the seventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第7の実施例における位置補正テー
ブル詳細概念図
FIG. 17 is a detailed conceptual diagram of a position correction table according to the seventh embodiment of the present invention.

【図18】従来の形状測定装置のブロック結線図FIG. 18 is a block connection diagram of a conventional shape measuring device.

【図19】従来の形状測定装置の合成回路の動作を説明
する概念図
FIG. 19 is a conceptual diagram illustrating the operation of a synthesis circuit of a conventional shape measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 レーザスリット光源 102 スリット走査手段 103 スリット光 104 被測定物 105 集光レンズ 106 位置検出手段 107 受光手段 108 レーザスリット光源 109 スリット走査手段 110 スリット光 111 光電流信号 112 光電流信号 113 I/V変換手段 114 A/D変換手段 115 メモリA 116 データ選択手段 117 位置演算手段 118 座標演算手段 119 メモリB 120 データ統合手段 121 制御MPU 122 光出力制御ドライバ 123 スキャナ制御ドライバ 124 MPUバス 125 形状演算手段 101 laser slit light source 102 slit scanning means 103 slit light 104 object to be measured 105 condensing lens 106 position detecting means 107 light receiving means 108 laser slit light source 109 slit scanning means 110 slit light 111 photocurrent signal 112 photocurrent signal 113 I / V conversion Means 114 A / D conversion means 115 Memory A 116 Data selection means 117 Position calculation means 118 Coordinate calculation means 119 Memory B 120 Data integration means 121 Control MPU 122 Optical output control driver 123 Scanner control driver 124 MPU bus 125 Shape calculation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 幸文 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yukifumi Tsuda 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Matsushita Giken Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非分割型の、光電流出力端子を2つ有す
る1次元光位置検出素子を、その短辺方向に複数個配列
して構成した撮像面を有する位置検出手段と、前記1次
元光位置検出素子の長辺方向の両側に配置した2組の、
スリット光を生成するスリット光源および前記スリット
光を被測定物に投射し走査するスリット走査手段と、前
記スリット光源からの光出力を制御する光出力制御手段
と、前記スリット光の走査により前記被測定物上から反
射して得られる散乱光を集光レンズで前記位置検出手段
に集光し、前記複数個配列された1次元光位置検出素子
から2つずつ前記光電流信号を出力する受光手段と、前
記受光手段からの光電流信号により前記被測定物の高さ
デ−タを演算する形状演算手段と、前記光出力制御手段
の制御による異なる光出力での複数回のスリット走査お
よび形状演算を、前記2組の光走査手段によるスリット
走査に対応して順次行うように全体系を制御する装置制
御手段を具備し、前記形状演算手段は、前記異なる光出
力での複数回のスリット走査により順次得られる前記光
電流信号からひとつの光電流信号を選択するデ−タ選択
手段と、前記デ−タ選択手段により選択された光電流信
号から前記散乱光の受光位置を演算する位置演算手段
と、前記位置演算手段からの受光位置情報から前記被測
定物の高さデ−タを演算する座標演算手段と、前記2組
の光走査により前記座標演算手段から得られる2種類の
高さデ−タを統合するデ−タ統合手段から構成されてい
ることを特徴とする形状測定装置。
1. A position detecting means having an image pickup surface configured by arranging a plurality of non-divided one-dimensional optical position detecting elements having two photocurrent output terminals in a short side direction thereof, and the one-dimensional position detecting means. Two sets of optical position detection elements arranged on both sides in the long side direction,
A slit light source that generates slit light and a slit scanning means that projects and scans the slit light on an object to be measured, a light output control means that controls the light output from the slit light source, and the measured object by scanning the slit light. A light receiving means for collecting scattered light obtained by reflecting from an object on the position detecting means by a condenser lens, and outputting the photocurrent signal two by two from the plurality of one-dimensional light position detecting elements arranged. , Shape calculation means for calculating the height data of the object to be measured by the photocurrent signal from the light receiving means, and slit scanning and shape calculation at different light outputs under the control of the light output control means. And device control means for controlling the entire system so as to sequentially perform slit scanning by the two sets of optical scanning means, wherein the shape calculation means comprises a plurality of scanning operations at different optical outputs. Data selecting means for selecting one photocurrent signal from the photocurrent signals sequentially obtained by dot scanning, and a light receiving position of the scattered light is calculated from the photocurrent signal selected by the data selecting means. Position calculating means, coordinate calculating means for calculating the height data of the object to be measured from the light receiving position information from the position calculating means, and two kinds of coordinate calculating means obtained from the coordinate calculating means by the two sets of optical scanning. A shape measuring apparatus comprising a data integrating means for integrating height data.
【請求項2】 デ−タ選択手段が、1次元光位置検出素
子から2つずつ出力される光電流信号の和と予め定めた
しきい値との大小を判定する出力電流和判定手段と、前
記1次元光位置検出素子から2つずつ出力されるそれぞ
れの前記光電流信号が飽和しているか判定する出力電流
判定手段と、前記出力電流和判定手段および前記出力電
流判定手段からの判定結果から異なる光出力に対応して
順次得られる前記光電流信号からひとつの光電流信号を
選択する電流選択手段を有することを特徴とする請求項
1記載の形状測定装置。
2. An output current sum judging means for judging the magnitude of a sum of photocurrent signals output from the one-dimensional optical position detecting element two by two and a predetermined threshold value, the data selecting means. From the output current determination means for determining whether each of the photocurrent signals output from the one-dimensional optical position detection element two by two is saturated, and the determination results from the output current sum determination means and the output current determination means. The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a current selecting unit that selects one photocurrent signal from the photocurrent signals sequentially obtained corresponding to different light outputs.
【請求項3】 デ−タ選択手段が、1次元光位置検出素
子から2つずつ出力される光電流信号の和と予め定めた
しきい値との大小を判定する出力電流和判定手段と、異
なる光出力に対応して前記出力電流和判定手段から順次
出力される判定結果を用いて、前記1次元光位置検出素
子から2つずつ出力される光電流信号を前記しきい値に
近い順に並び替える並び替え手段と、前記並び替え手段
から前記しきい値に近い順に出力されるそれぞれの前記
光電流信号が飽和しているか判定する出力電流判定手段
を有することを特徴とする請求項1記載の形状測定装
置。
3. An output current sum judging means for judging whether the sum of the photocurrent signals output from the two-dimensional one-dimensional light position detecting element and the predetermined threshold value is larger or smaller by the data selecting means, Using the determination results sequentially output from the output current sum determination means corresponding to different optical outputs, the photocurrent signals output from the one-dimensional optical position detection element two by two are arranged in the order close to the threshold value. The rearrangement means for rearranging, and the output current judging means for judging whether or not each of the photocurrent signals output from the rearranging means in the order of being closer to the threshold value is saturated. Shape measuring device.
【請求項4】 データ統合手段が、x,y座標値を2軸
に持つテーブルに座標演算手段から得られる高さデータ
および前記高さデータと対応する光電流信号をデータの
x,y座標値に応じて格納する高さテーブル作成手段
と、テーブルの要素ごとに光電流信号の最大値に対応す
る高さデータを出力値と決定する最大光電流判定手段を
有することを特徴とする請求項1、2または3記載の形
状測定装置。
4. The data unifying means sets height data obtained from the coordinate calculating means and a photocurrent signal corresponding to the height data in a table having x, y coordinate values on two axes as x, y coordinate values of the data. 3. A height table creating means for storing the height data corresponding to the maximum value and a maximum photocurrent determining means for determining height data corresponding to the maximum value of the photocurrent signal as an output value for each element of the table. 2. The shape measuring device according to 2 or 3.
【請求項5】 データ統合手段が、x,y座標値を2軸
に持つ2種類のテーブルに座標演算手段から得られる2
種類の高さデータおよび前記高さデータと対応する光電
流信号をデータのx,y座標値に応じて格納する第1の
片側高さテーブル作成手段及び第2の片側高さテーブル
作成手段と、前記第1及び第2の片側高さテーブル作成
手段で作成された2種類のテーブルを統合する際にテー
ブルの各要素ごとに格納されているデータの個数を予め
決められているしきい値と比較するデータ数比較手段
と、テーブルの各要素ごとに前記データ数比較手段で第
1及び第2のテーブルの要素のデータ数が共にしきい値
以内である場合は両テーブルの要素に格納されているデ
ータを出力し、どちらか一方のみがしきい値以内である
場合はしきい値以内である方のデータを出力する使用デ
ータ判定手段と、テーブルの要素ごとに前記使用データ
判定手段から出力される光電流信号の中の最大値に対応
する高さデータを出力値と決定する最大光電流判定手段
と、前記データ数比較手段で第1及び第2のテーブルの
データ数が共にしきい値以内でない場合に、テーブル上
で近傍の要素の既に出力値と決定された高さデータの平
均値に最も近い高さデータを出力値と決定する近傍平均
手段を有する請求項1、2または3記載の形状測定装
置。
5. The data integrating means obtains from the coordinate calculating means in two types of tables having x and y coordinate values on two axes.
First one-side height table creating means and second one-side height table creating means for storing different kinds of height data and photocurrent signals corresponding to the height data according to the x and y coordinate values of the data; When the two types of tables created by the first and second one-side height table creating means are integrated, the number of data stored for each element of the tables is compared with a predetermined threshold value. And the data number comparing means for each element of the tables, if the data numbers of the elements of the first and second tables are both within the threshold value, the data is stored in the elements of both tables. Outputs data, and if only one of them is within the threshold value, outputs the data that is within the threshold value. The maximum photocurrent determining means for determining the height data corresponding to the maximum value in the photocurrent signal as the output value, and the data number comparing means for the data numbers in the first and second tables are both within the threshold value. If not, it has a neighborhood averaging means for determining the height data closest to the average value of the height data already determined as the output value of the neighboring elements on the table as the output value. Shape measuring device.
【請求項6】 最大光電流判定手段が、入力されるデー
タから高さデータの最大値と最小値を除外する極値除外
手段と、前記極値除外手段からのデータのうち光電流信
号の最大値に対応する高さを出力値と決定する極値除外
最大光電流判定手段を有する請求項4または5記載の形
状測定装置。
6. The maximum photocurrent determining means excludes the maximum value and the minimum value of the height data from the inputted data, and the maximum of the photocurrent signal among the data from the extreme value excluding means. 6. The shape measuring apparatus according to claim 4, further comprising: an extremum-excluded maximum photocurrent determining unit that determines a height corresponding to the value as an output value.
【請求項7】 位置演算手段が、1次元光位置検出素子
1つずつに対し、受光位置に対応した位置補正値を被測
定物との距離に応じて複種類格納しておく位置補正値格
納手段と、前記複種類の位置補正値から前記距離に応じ
てひとつの補正値を選択する位置補正値選択手段を有す
ることを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6
記載の形状測定装置。
7. A position correction value storage in which the position calculation means stores a plurality of types of position correction values corresponding to the light receiving position for each one-dimensional optical position detecting element in accordance with the distance from the object to be measured. 7. A unit and a position correction value selection unit for selecting one correction value according to the distance from the plurality of types of position correction values.
The shape measuring device described.
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JP2000230815A (en) * 1999-02-12 2000-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical three-dimensional measuring device and method
US6798527B2 (en) 2001-04-27 2004-09-28 Minolta Co., Ltd. Three-dimensional shape-measuring system
JP2012517640A (en) * 2009-02-13 2012-08-02 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド interface
JP2013195134A (en) * 2012-03-16 2013-09-30 Denso Corp Minute displacement amount measurement method and minute displacement amount measurement device

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