JPH0791930A - 三次元スキャナー - Google Patents
三次元スキャナーInfo
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- JPH0791930A JPH0791930A JP25908793A JP25908793A JPH0791930A JP H0791930 A JPH0791930 A JP H0791930A JP 25908793 A JP25908793 A JP 25908793A JP 25908793 A JP25908793 A JP 25908793A JP H0791930 A JPH0791930 A JP H0791930A
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- optical system
- light
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ 本発明は三次元スキャナーに係わり、特に、
被測定物に対して測定光束を照射するための照射光学系
と、被測定物表面からの反射された散乱光束を受光手段
に導くための受光光学系とを備え、この受光手段の出力
信号により被測定面の測定基準面からの距離を算出する
ことのできる三次元スキャナーを提供することを目的と
する。 ［構成］ 本発明は偏向器が、光源からの測定光束を偏
向走査させ、照射光学系が、偏向器で偏向された測定光
束を被測定物上に照射させ、受光光学系が被測定物上か
らの散乱光束を結像させ、受光手段が、受光光学系によ
る該散乱光束の結像点近傍に受光面を形成し、演算処理
手段が、受光手段からの出力信号により、被測定面の測
定基準面からの距離を算出する様になっている。そして
照射光学系と、受光光学系とにより想定される基準軸に
対して、想定される測定可能領域を走査線に対し平行な
方向に移動させる様になっている。
被測定物に対して測定光束を照射するための照射光学系
と、被測定物表面からの反射された散乱光束を受光手段
に導くための受光光学系とを備え、この受光手段の出力
信号により被測定面の測定基準面からの距離を算出する
ことのできる三次元スキャナーを提供することを目的と
する。 ［構成］ 本発明は偏向器が、光源からの測定光束を偏
向走査させ、照射光学系が、偏向器で偏向された測定光
束を被測定物上に照射させ、受光光学系が被測定物上か
らの散乱光束を結像させ、受光手段が、受光光学系によ
る該散乱光束の結像点近傍に受光面を形成し、演算処理
手段が、受光手段からの出力信号により、被測定面の測
定基準面からの距離を算出する様になっている。そして
照射光学系と、受光光学系とにより想定される基準軸に
対して、想定される測定可能領域を走査線に対し平行な
方向に移動させる様になっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被測定物の形状を三次元
的に測定するための三次元スキャナーに係わり、特に、
被測定物に対して測定光束を照射するための照射光学系
と、被測定物表面からの反射された散乱光束を受光手段
に導くための受光光学系とを備え、この受光手段の出力
信号により被測定面の測定基準面からの距離を算出する
ことのできる三次元スキャナーに関するものである。
的に測定するための三次元スキャナーに係わり、特に、
被測定物に対して測定光束を照射するための照射光学系
と、被測定物表面からの反射された散乱光束を受光手段
に導くための受光光学系とを備え、この受光手段の出力
信号により被測定面の測定基準面からの距離を算出する
ことのできる三次元スキャナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】成形用金型や、各種製品の設計時に試作
されたモックアップ等から外観形状を入力することによ
り、最終設計図面を作成するためのＣＡＤ用データを得
るための三次元入力装置や、教育用や販売用に用いられ
る三次元映像資料の入力装置、医療用診断装置、或いは
ロボットの視覚センサーとして三次元形状計測装置が存
在している。
されたモックアップ等から外観形状を入力することによ
り、最終設計図面を作成するためのＣＡＤ用データを得
るための三次元入力装置や、教育用や販売用に用いられ
る三次元映像資料の入力装置、医療用診断装置、或いは
ロボットの視覚センサーとして三次元形状計測装置が存
在している。
【０００３】この三次元形状計測装置は、光源からの測
定光束を参照面上の被測定物に対して走査するための照
射光学系と、この被測定物表面からの反射された散乱光
束を受光手段に導くための受光光学系と、この受光手段
による散乱光の出力信号に基づき、被測定面の測定基準
面からの距離を算出するための演算処理手段とから構成
されている。
定光束を参照面上の被測定物に対して走査するための照
射光学系と、この被測定物表面からの反射された散乱光
束を受光手段に導くための受光光学系と、この受光手段
による散乱光の出力信号に基づき、被測定面の測定基準
面からの距離を算出するための演算処理手段とから構成
されている。
【０００４】照射光学系は、光源からの測定光束を走査
するための第１の可動ミラーと、この第１の可動ミラー
により走査された測定光束を被測定物に対して反射させ
るための第１の固定ミラーとから構成されており、受光
光学系は、被測定物表面からの反射された散乱光束を反
射させるための第２の固定ミラーと、この第２の固定ミ
ラーにより反射された散乱光束を受光手段に導くための
第２の可動ミラーとから構成されていた。
するための第１の可動ミラーと、この第１の可動ミラー
により走査された測定光束を被測定物に対して反射させ
るための第１の固定ミラーとから構成されており、受光
光学系は、被測定物表面からの反射された散乱光束を反
射させるための第２の固定ミラーと、この第２の固定ミ
ラーにより反射された散乱光束を受光手段に導くための
第２の可動ミラーとから構成されていた。
【０００５】そして照射光学系と受光光学系とは、条件
を同じにするため測定系全体を、ある基準軸に対して略
線対称に配置されていた。従って第１の可動ミラーの回
転軸は、上述の基準軸に交わり、第１の固定ミラーと第
２の固定ミラーは、基準軸に対して略線対称に配置され
ている。このため、走査光束による距離測定が可能とな
る想定エリアは、前記測定光軸に対して、略線対称に想
定されており、想定エリアの中心に位置する基準点も、
前記基準軸と交わっていた。
を同じにするため測定系全体を、ある基準軸に対して略
線対称に配置されていた。従って第１の可動ミラーの回
転軸は、上述の基準軸に交わり、第１の固定ミラーと第
２の固定ミラーは、基準軸に対して略線対称に配置され
ている。このため、走査光束による距離測定が可能とな
る想定エリアは、前記測定光軸に対して、略線対称に想
定されており、想定エリアの中心に位置する基準点も、
前記基準軸と交わっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来スキャナにお
ける測定原理は、走査に際して、ガルバノミラーが所定
角にあるとき、基準面上の点と受光面上の一点とが、１
対１で対応することに基づいている。即ち測定物に当た
ることで、光路が異なった散乱光の前記受光面上におけ
る結像点は、前記測定基準面上での散乱光の結像点と異
なる位置に結像するため、この点の前記測定基準面上で
の散乱光による結像点との受光面上での距離を検出する
ことで、被測定物の基準面からの距離を算出する。とこ
ろが実際には、ある平面の走査に伴う受光面上での結像
点の変動は、受光面上の変動に限られず、受光面の法線
方向の変動も生じてしまう。この結像点の法線方向の変
動は、散乱光が受光面上に結像しないため、受光面上に
おける散乱光束はボケた状態となり、受光面上の入射位
置が不明確になると同時に、単位面積当りの光量も低下
するため、受光手段の出力が低下し、測定光以外の外部
ノイズ等の影響が大きくなるという問題点があった。
ける測定原理は、走査に際して、ガルバノミラーが所定
角にあるとき、基準面上の点と受光面上の一点とが、１
対１で対応することに基づいている。即ち測定物に当た
ることで、光路が異なった散乱光の前記受光面上におけ
る結像点は、前記測定基準面上での散乱光の結像点と異
なる位置に結像するため、この点の前記測定基準面上で
の散乱光による結像点との受光面上での距離を検出する
ことで、被測定物の基準面からの距離を算出する。とこ
ろが実際には、ある平面の走査に伴う受光面上での結像
点の変動は、受光面上の変動に限られず、受光面の法線
方向の変動も生じてしまう。この結像点の法線方向の変
動は、散乱光が受光面上に結像しないため、受光面上に
おける散乱光束はボケた状態となり、受光面上の入射位
置が不明確になると同時に、単位面積当りの光量も低下
するため、受光手段の出力が低下し、測定光以外の外部
ノイズ等の影響が大きくなるという問題点があった。
【０００７】また測定物の表面の散乱効率が低い場合、
測定自体が困難となってしまう。この対策として、光源
の出力を上げて照射光束の光量を増加する方法が考えら
れるが、発光部等の電気回路の大出力、大型化が避けら
れず、発熱の影響が大きくなり、かつ、消費電力も増大
して作動の安定性に問題が生じる心配があった。更に照
射光の遮光も、光量の増大に伴い困難となるという問題
点があった。
測定自体が困難となってしまう。この対策として、光源
の出力を上げて照射光束の光量を増加する方法が考えら
れるが、発光部等の電気回路の大出力、大型化が避けら
れず、発熱の影響が大きくなり、かつ、消費電力も増大
して作動の安定性に問題が生じる心配があった。更に照
射光の遮光も、光量の増大に伴い困難となるという問題
点があった。
【０００８】一方、１回の走査過程において上記結像点
の変動が起きるため、測定物の測定基準面上の設置位置
によって、測定精度が変動するため、安定した精度で測
定する事が出来ないという問題点があった。
の変動が起きるため、測定物の測定基準面上の設置位置
によって、測定精度が変動するため、安定した精度で測
定する事が出来ないという問題点があった。
【０００９】従って測定光束を走査しても、散乱光束の
結像位置が常に受光面上からずれることなく入射し、安
定して高精度な測定が可能であると共に、散乱光束の受
光効率に優れ、照射光束の出力を増大させることなく、
散乱効率の低い表面を有する物質であっても測定可能な
３次元スキャナーの出現が強く望まれていた。
結像位置が常に受光面上からずれることなく入射し、安
定して高精度な測定が可能であると共に、散乱光束の受
光効率に優れ、照射光束の出力を増大させることなく、
散乱効率の低い表面を有する物質であっても測定可能な
３次元スキャナーの出現が強く望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、光源と、この光源からの測定光束を
偏向走査させるための偏向器と、この偏向器で偏向され
た測定光束を被測定物上に照射させるための照射光学系
と、前記被測定物上からの散乱光束を結像させるための
受光光学系と、この受光光学系による該散乱光束の結像
点近傍に受光面が形成された受光手段と、この受光手段
からの出力信号により、前記被測定面までの距離を算出
するための演算処理手段とからなり、前記走査面内にお
ける光学系の基準軸に対して、前記測定光束の走査面内
における測定可能領域が、この測定可能領域の中心から
所定の距離を有して配置されている。
案出されたもので、光源と、この光源からの測定光束を
偏向走査させるための偏向器と、この偏向器で偏向され
た測定光束を被測定物上に照射させるための照射光学系
と、前記被測定物上からの散乱光束を結像させるための
受光光学系と、この受光光学系による該散乱光束の結像
点近傍に受光面が形成された受光手段と、この受光手段
からの出力信号により、前記被測定面までの距離を算出
するための演算処理手段とからなり、前記走査面内にお
ける光学系の基準軸に対して、前記測定光束の走査面内
における測定可能領域が、この測定可能領域の中心から
所定の距離を有して配置されている。
【００１１】更に本発明は受光手段における受光面を、
被測定物に対して傾斜して形成することもできる。
被測定物に対して傾斜して形成することもできる。
【００１２】
【作用】以上の様に構成された本発明は、偏向器が、光
源からの測定光束を偏向走査させ、照射光学系が、偏向
器で偏向された測定光束を被測定物上に照射させ、受光
光学系が被測定物上からの散乱光束を結像させ、受光手
段が、受光光学系による該散乱光束の結像点近傍に受光
面を形成し、演算処理手段が、受光手段からの出力信号
により、被測定面の測定基準面からの距離を算出する様
になっている。測定光束の走査面内における測定可能領
域が、走査面内における光学系の基準軸に対して、測定
可能領域の中心から所定の距離を有して配置される様に
なっている。
源からの測定光束を偏向走査させ、照射光学系が、偏向
器で偏向された測定光束を被測定物上に照射させ、受光
光学系が被測定物上からの散乱光束を結像させ、受光手
段が、受光光学系による該散乱光束の結像点近傍に受光
面を形成し、演算処理手段が、受光手段からの出力信号
により、被測定面の測定基準面からの距離を算出する様
になっている。測定光束の走査面内における測定可能領
域が、走査面内における光学系の基準軸に対して、測定
可能領域の中心から所定の距離を有して配置される様に
なっている。
【００１３】更に本発明は受光手段を、基準軸に対して
傾斜して形成することもできる。
傾斜して形成することもできる。
【００１４】
【００１５】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００１６】本実施例の三次元スキャナー１００は、図
１に示す様に、光源１と、光源１からの測定光束を偏向
走査させるためのガルバノメータ２と、ガルバノメータ
２で偏向された測定光束を被測定物２００上に照射させ
るための照射光学系３と、被測定物上２００からの散乱
光束を結像させるための受光光学系４と、受光光学系４
により結像された像を光電変換するための受光手段５
と、受光手段５からの出力信号により、被測定面の測定
基準面からの距離を算出するための演算処理手段６とか
ら構成されている。
１に示す様に、光源１と、光源１からの測定光束を偏向
走査させるためのガルバノメータ２と、ガルバノメータ
２で偏向された測定光束を被測定物２００上に照射させ
るための照射光学系３と、被測定物上２００からの散乱
光束を結像させるための受光光学系４と、受光光学系４
により結像された像を光電変換するための受光手段５
と、受光手段５からの出力信号により、被測定面の測定
基準面からの距離を算出するための演算処理手段６とか
ら構成されている。
【００１７】光源１はレーザー発振器を備えており、ス
ポット光を出力することができる。ガルバノメータ２は
偏向器に該当するものであり、光源１からのスポット光
を偏向走査するためのものである。ガルバノメータ２に
限ることなく、偏向器であれば何れのものを使用するこ
とができる。
ポット光を出力することができる。ガルバノメータ２は
偏向器に該当するものであり、光源１からのスポット光
を偏向走査するためのものである。ガルバノメータ２に
限ることなく、偏向器であれば何れのものを使用するこ
とができる。
【００１８】照射光学系３は、第１の固定ミラー３１と
から構成されており、ガルバノメータ２で偏向された測
定光束を被測定物２００上に照射させる様になってい
る。
から構成されており、ガルバノメータ２で偏向された測
定光束を被測定物２００上に照射させる様になってい
る。
【００１９】受光光学系４は、第２の固定ミラー４１
と、ガルバノメータ２と、結像レンズ４２とから構成さ
れている。第２の固定ミラー４１は、被測定物２００か
らの散乱光束を反射させるものであり、ガルバノメータ
２は、第２の固定ミラー４１で反射された散乱光を、結
像レンズ４２を介して受光手段５に導くためのものであ
る。なおガルバノメータ２は、受光光学系４と照射光学
系３とで共通して使用されている。また結像レンズ４２
は、ガルバノメータ２で反射された散乱光を受光手段５
に結像させるためのものである。
と、ガルバノメータ２と、結像レンズ４２とから構成さ
れている。第２の固定ミラー４１は、被測定物２００か
らの散乱光束を反射させるものであり、ガルバノメータ
２は、第２の固定ミラー４１で反射された散乱光を、結
像レンズ４２を介して受光手段５に導くためのものであ
る。なおガルバノメータ２は、受光光学系４と照射光学
系３とで共通して使用されている。また結像レンズ４２
は、ガルバノメータ２で反射された散乱光を受光手段５
に結像させるためのものである。
【００２０】なお本実施例のガルバノメータ２は、透明
基板の両面にアルミコーティングを施した反射面が形成
された両面反射鏡と、この両面反射鏡を回動させるため
のモータとから構成されている。
基板の両面にアルミコーティングを施した反射面が形成
された両面反射鏡と、この両面反射鏡を回動させるため
のモータとから構成されている。
【００２１】受光手段５は、結像レンズ４２で結像され
た散乱光を光電変換するためのもので、本実施例では、
ＣＣＤラインセンサが採用されている。受光手段５はＣ
ＣＤラインセンサに限ることなく、光電変換素子であれ
ば何れのセンサを採用することもできる。
た散乱光を光電変換するためのもので、本実施例では、
ＣＣＤラインセンサが採用されている。受光手段５はＣ
ＣＤラインセンサに限ることなく、光電変換素子であれ
ば何れのセンサを採用することもできる。
【００２２】演算処理手段６は、受光手段５からの出力
信号に基づき、被測定面の測定基準面からの距離を算出
するためのである。この演算処理手段６はＣＰＵを含む
マイクロコンピュータから構成されており、本実施例で
は、ガルバノメータ２の走査位置を制御するための走査
位置制御部６１と、ガルバノメータ２の電動機を駆動す
るためのガルバノメータ駆動手段６２とを備えている。
信号に基づき、被測定面の測定基準面からの距離を算出
するためのである。この演算処理手段６はＣＰＵを含む
マイクロコンピュータから構成されており、本実施例で
は、ガルバノメータ２の走査位置を制御するための走査
位置制御部６１と、ガルバノメータ２の電動機を駆動す
るためのガルバノメータ駆動手段６２とを備えている。
【００２３】演算処理手段６には３次元モデル生成部７
が接続されており、３次元モデル生成部７は、演算処理
手段６で演算された距離データに基づき、被測定物２０
０の形状モデルを演算することができる。
が接続されており、３次元モデル生成部７は、演算処理
手段６で演算された距離データに基づき、被測定物２０
０の形状モデルを演算することができる。
【００２４】以上の様に構成された本実施例は、まず、
ガルバノメータ駆動手段６２を駆動することにより、測
定光束をＸ方向に走査する。このＸ方向の走査と共に、
光学系全体をＹ方向に移動させることにより、ＺーＹ平
面上を走査させる。
ガルバノメータ駆動手段６２を駆動することにより、測
定光束をＸ方向に走査する。このＸ方向の走査と共に、
光学系全体をＹ方向に移動させることにより、ＺーＹ平
面上を走査させる。
【００２５】ここで図２に示す様に、受光手段５により
検出される距離Ｓ0、Ｓ1が、被測定物２００上のデルタ
ｄＸ0に比例し、更に、基準となる参照平面５０から定
められた被測定物２００の表面位置Ｚ0の測定基準面か
らの距離Ｚが、Ｚ＝ｄＸ0／ｔａｎθとなる関係を利用
することにより、Ｚを求めることができる。
検出される距離Ｓ0、Ｓ1が、被測定物２００上のデルタ
ｄＸ0に比例し、更に、基準となる参照平面５０から定
められた被測定物２００の表面位置Ｚ0の測定基準面か
らの距離Ｚが、Ｚ＝ｄＸ0／ｔａｎθとなる関係を利用
することにより、Ｚを求めることができる。
【００２６】ここで、測定基準面５０と基準軸上との交
点をＨ0（Ｘ0、Ｙ0、０）とする。被測定物が載置され
ていない状態で、測定光束を第１の固定ミラー３１から
入射すると、走査中に照射光束が点Ｈ0に入射した時、
その反射光は第２固定ミラー４１に向かう散乱光束４Ａ
となり、この光束４Ａはガルバノメータ２で偏向された
後、結像レンズ４２を通して受光手段５の受光面上点Ｓ
0に結像する様になっている。
点をＨ0（Ｘ0、Ｙ0、０）とする。被測定物が載置され
ていない状態で、測定光束を第１の固定ミラー３１から
入射すると、走査中に照射光束が点Ｈ0に入射した時、
その反射光は第２固定ミラー４１に向かう散乱光束４Ａ
となり、この光束４Ａはガルバノメータ２で偏向された
後、結像レンズ４２を通して受光手段５の受光面上点Ｓ
0に結像する様になっている。
【００２７】一方、被測定物が載置されている場合、本
来、点Ｈ0に入射する照射光束は、点Ｈ1（Ｘ1、Ｙ1、
Ｚ）で反射される。この点Ｈ1における反射光は、第２
固定ミラー４１に向かう散乱光束４Ｂとなる。この光束
４Ｂはガルバノメータ２で偏向された後、結像レンズ４
２を通して受光手段５の受光面上の点Ｓ1に結像する。
この時の点Ｓ1と点Ｓ0との位置関係によりｄＸを算出
し、このｄＸから上述の演算により、点Ｈ1のＺ軸方向
の高さＺを求めることが出来る。
来、点Ｈ0に入射する照射光束は、点Ｈ1（Ｘ1、Ｙ1、
Ｚ）で反射される。この点Ｈ1における反射光は、第２
固定ミラー４１に向かう散乱光束４Ｂとなる。この光束
４Ｂはガルバノメータ２で偏向された後、結像レンズ４
２を通して受光手段５の受光面上の点Ｓ1に結像する。
この時の点Ｓ1と点Ｓ0との位置関係によりｄＸを算出
し、このｄＸから上述の演算により、点Ｈ1のＺ軸方向
の高さＺを求めることが出来る。
【００２８】そして３次元モデル生成部７は、走査位置
制御部６１で認識されたガルバノメータ２の回転角から
Ｘ−Ｙ平面上の計測ポイントを把握し、上述の測定点の
Ｚ軸方向の高さを求める方法から、被測定物２００の形
状モデルを生成することができる。
制御部６１で認識されたガルバノメータ２の回転角から
Ｘ−Ｙ平面上の計測ポイントを把握し、上述の測定点の
Ｚ軸方向の高さを求める方法から、被測定物２００の形
状モデルを生成することができる。
【００２９】また本実施例は図４に示す様に、上記実施
例のガルバノメータ２に代えて、固定ミラーとし、第１
の固定ミラー３１を回転ミラーとすることにより、測定
光束を走査させることもできる。更に図５に示す様に、
測定光束と散乱光束とで形成される平面をＹ軸方向に走
査する様に、Ｘ軸と平行な軸心周りに回動自在な反射ミ
ラーを配置する構成にすることもできる。
例のガルバノメータ２に代えて、固定ミラーとし、第１
の固定ミラー３１を回転ミラーとすることにより、測定
光束を走査させることもできる。更に図５に示す様に、
測定光束と散乱光束とで形成される平面をＹ軸方向に走
査する様に、Ｘ軸と平行な軸心周りに回動自在な反射ミ
ラーを配置する構成にすることもできる。
【００３０】次に図６及び図１０に基づいて、測定可能
領域について説明する。
領域について説明する。
【００３１】図６は、本願発明と従来技術の測定可能領
域の配置をそれぞれ示したものである。従来の測定可能
領域の想定エリアは、照射光学系３と受光光学系４とに
より想定される基準軸１０００に対して、対称となるよ
うな領域Ｐ（Ｐ１、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ３）の様に設定され
ていた。しかし本願発明は、この領域を走査線に平行な
方向に移動させ、領域Ｑ（Ｑ１、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ３）の
様に設定している。
域の配置をそれぞれ示したものである。従来の測定可能
領域の想定エリアは、照射光学系３と受光光学系４とに
より想定される基準軸１０００に対して、対称となるよ
うな領域Ｐ（Ｐ１、Ｐ７、Ｐ９、Ｐ３）の様に設定され
ていた。しかし本願発明は、この領域を走査線に平行な
方向に移動させ、領域Ｑ（Ｑ１、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ３）の
様に設定している。
【００３２】ここで、照射光束のＸ方向の走査に伴う、
散乱光束の受光面上における本願発明の結像点の状態
を、従来技術と比較しながら説明することにする。なお
受光手段の受光面は、基準軸に対して傾斜して配置され
ている。
散乱光束の受光面上における本願発明の結像点の状態
を、従来技術と比較しながら説明することにする。なお
受光手段の受光面は、基準軸に対して傾斜して配置され
ている。
【００３３】具体的な受光面近傍における受光光学系に
よる結像点位置を、測定基準面上の走査である基準点
（Ｐ４〜Ｐ６）の場合と、測定基準面に平行で距離的に
遠い面上の遠点（Ｐ１〜Ｐ３）の場合、距離的に近い面
上の近点（Ｐ７〜Ｐ９）の場合の、３通りに関して図７
に図示している。
よる結像点位置を、測定基準面上の走査である基準点
（Ｐ４〜Ｐ６）の場合と、測定基準面に平行で距離的に
遠い面上の遠点（Ｐ１〜Ｐ３）の場合、距離的に近い面
上の近点（Ｐ７〜Ｐ９）の場合の、３通りに関して図７
に図示している。
【００３４】従来の領域Ｐの場合の走査に伴う焦点位置
の軌跡を見ると、近点、基準点、遠点とも、焦点位置と
受光面とが離れている状態が多く、受光面上に結像され
ていない。またガルバノメータのふれ角に対する、基準
軸方向での結像点と受光面との距離は図８に示す様にな
り、バランスが悪くなっている。
の軌跡を見ると、近点、基準点、遠点とも、焦点位置と
受光面とが離れている状態が多く、受光面上に結像され
ていない。またガルバノメータのふれ角に対する、基準
軸方向での結像点と受光面との距離は図８に示す様にな
り、バランスが悪くなっている。
【００３５】これに対して、本願発明における走査に伴
う焦点位置の軌跡を、従来技術と同様に示したのが図９
及び図１０であり、従来技術と比較して受光面近くに焦
点が存在していることが図９から明瞭となっている。更
に図１０を具体的に観察すると、受光面と焦点間との距
離は約４分の１になっており、ガルバノメータのふれ角
に対してもバランスがよい状態となっている。
う焦点位置の軌跡を、従来技術と同様に示したのが図９
及び図１０であり、従来技術と比較して受光面近くに焦
点が存在していることが図９から明瞭となっている。更
に図１０を具体的に観察すると、受光面と焦点間との距
離は約４分の１になっており、ガルバノメータのふれ角
に対してもバランスがよい状態となっている。
【００３６】即ち本実施例では、走査面内における光学
系の基準軸に対して、測定光束の走査面内における領域
Ｑ（Ｑ１、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ３）が、この領域Ｑの中心か
ら所定の距離を有して配置されている。なお基準軸と
は、照射光学系及び受光光学系とにより構成される光学
系全体における基準として想定される基準軸である。更
に走査面とは、測定光束の走査により形成される平面で
ある。
系の基準軸に対して、測定光束の走査面内における領域
Ｑ（Ｑ１、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ３）が、この領域Ｑの中心か
ら所定の距離を有して配置されている。なお基準軸と
は、照射光学系及び受光光学系とにより構成される光学
系全体における基準として想定される基準軸である。更
に走査面とは、測定光束の走査により形成される平面で
ある。
【００３７】なお本実施例の三次元スキャナー１００
は、３次元座標及び２次元の明暗情報（コントラスト）
等を読み取る全ての測定装置に応用することが可能であ
る。
は、３次元座標及び２次元の明暗情報（コントラスト）
等を読み取る全ての測定装置に応用することが可能であ
る。
【００３８】
【効果】以上のように構成された本発明は、光源と、こ
の光源からの測定光束を偏向走査させるための偏向器
と、この偏向器で偏向された測定光束を被測定物上に照
射させるための照射光学系と、前記被測定物上からの散
乱光束を結像させるための受光光学系と、この受光光学
系による該散乱光束の結像点近傍に受光面が形成された
受光手段と、この受光手段からの出力信号により、前記
被測定面までの距離を算出するための演算処理手段とか
らなり、前記走査面内における光学系の基準軸に対し
て、前記測定光束の走査面内における測定可能領域が、
この測定可能領域の中心から所定の距離を有して配置さ
れているので、走査による受光面上の結像位置の変動を
極めて少なくすることができ、測定域において安定した
測定精度の飛躍的な向上を実現できるという効果があ
る。。
の光源からの測定光束を偏向走査させるための偏向器
と、この偏向器で偏向された測定光束を被測定物上に照
射させるための照射光学系と、前記被測定物上からの散
乱光束を結像させるための受光光学系と、この受光光学
系による該散乱光束の結像点近傍に受光面が形成された
受光手段と、この受光手段からの出力信号により、前記
被測定面までの距離を算出するための演算処理手段とか
らなり、前記走査面内における光学系の基準軸に対し
て、前記測定光束の走査面内における測定可能領域が、
この測定可能領域の中心から所定の距離を有して配置さ
れているので、走査による受光面上の結像位置の変動を
極めて少なくすることができ、測定域において安定した
測定精度の飛躍的な向上を実現できるという効果があ
る。。
【００３９】更に散乱光束が常に受光面上で結像される
ため、受光手段に効率よく集光することができるので、
散乱効率が低い被測定物でも精度良く測定することがで
きる上、被測定物に対して照射される測定光束の照射光
量を比較的小さくできるので、測定精度を下げることな
く光源の出力を低くするとが可能となり、回路の簡素
化、省電力化を実現することができるという卓越した効
果がある。
ため、受光手段に効率よく集光することができるので、
散乱効率が低い被測定物でも精度良く測定することがで
きる上、被測定物に対して照射される測定光束の照射光
量を比較的小さくできるので、測定精度を下げることな
く光源の出力を低くするとが可能となり、回路の簡素
化、省電力化を実現することができるという卓越した効
果がある。
【００４０】
【図１】本発明の実施例である三次元スキャナー１００
の構成を説明する図である。
の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例の光学的構成を説明する図であ
る。
る。
【図３】本実施例の受光手段５に対する結像位置を説明
する図である。
する図である。
【図４】本発明の変形例を説明する図である。
【図５】本発明の変形例を説明する図である。
【図６】本実施例の測定可能領域を説明する図である。
【図７】測定可能領域を移動させない場合の測定性能を
説明する図である。
説明する図である。
【図８】測定可能領域を移動させない場合の測定性能を
説明する図である。
説明する図である。
【図９】測定可能領域を移動させた場合の測定性能を説
明する図である。
明する図である。
【図１０】測定可能領域を移動させた場合の測定性能を
説明する図である。
説明する図である。
１ 光源 ２ ガルバノメータ ３ 照射光学系 ３１ 第１の固定ミラー ４ 受光光学系 ４１ 第２の固定ミラー ４２ 結像レンズ ５ 受光手段 ６ 演算処理手段 ６１ 走査位置制御部 ６２ ガルバノメータ駆動手段 １００ 三次元スキャナー ２００ 被測定物 １０００ 測定光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上園 史彦 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 園田 秀二 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 かながわサイエンスパーク Ｂ棟 11Ｆ 1113
Claims (2)
- 【請求項１】 光源と、この光源からの測定光束を偏向
走査させるための偏向器と、この偏向器で偏向された測
定光束を被測定物上に照射させるための照射光学系と、
前記被測定物上からの散乱光束を結像させるための受光
光学系と、この受光光学系による該散乱光束の結像点近
傍に受光面が形成された受光手段と、この受光手段から
の出力信号により、前記被測定面までの距離を算出する
ための演算処理手段とからなり、前記走査面内における
光学系の基準軸に対して、前記測定光束の走査面内にお
ける測定可能領域が、この測定可能領域の中心から所定
の距離を有して配置されていることを特徴とする三次元
スキャナー。 - 【請求項２】 受光手段が、被測定物に対して傾いて形
成されている請求項１記載の三次元スキャナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5259087A JP2987540B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 三次元スキャナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5259087A JP2987540B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 三次元スキャナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0791930A true JPH0791930A (ja) | 1995-04-07 |
| JP2987540B2 JP2987540B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=17329141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5259087A Expired - Fee Related JP2987540B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 三次元スキャナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987540B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010217782A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光学装置 |
| JP2013125165A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Ricoh Co Ltd | 光学測定装置 |
| US9116504B2 (en) | 2010-09-07 | 2015-08-25 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Scanner device and device for measuring three-dimensional shape of object |
| US9851580B2 (en) | 2010-09-07 | 2017-12-26 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Projection type image display apparatus |
| CN108375346A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-07 | 西安知象光电科技有限公司 | 一种基于微振镜分光式投影装置的多线激光三维扫描方法 |
| US10802444B2 (en) | 2010-09-07 | 2020-10-13 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Illumination apparatus using a coherent light source |
-
1993
- 1993-09-21 JP JP5259087A patent/JP2987540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010217782A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光学装置 |
| US9116504B2 (en) | 2010-09-07 | 2015-08-25 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Scanner device and device for measuring three-dimensional shape of object |
| EP3064895A1 (en) | 2010-09-07 | 2016-09-07 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Linear illumination device |
| US9851580B2 (en) | 2010-09-07 | 2017-12-26 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Projection type image display apparatus |
| US10051243B2 (en) | 2010-09-07 | 2018-08-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Scanner device and device for measuring three-dimensional shape of object |
| US10156732B2 (en) | 2010-09-07 | 2018-12-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Projection type image display apparatus |
| US10523902B2 (en) | 2010-09-07 | 2019-12-31 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Scanner device and device for measuring three-dimensional shape of object |
| US10802444B2 (en) | 2010-09-07 | 2020-10-13 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Illumination apparatus using a coherent light source |
| US11953857B2 (en) | 2010-09-07 | 2024-04-09 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Illumination apparatus using a coherent light source |
| JP2013125165A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Ricoh Co Ltd | 光学測定装置 |
| CN108375346A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-07 | 西安知象光电科技有限公司 | 一种基于微振镜分光式投影装置的多线激光三维扫描方法 |
| CN108375346B (zh) * | 2018-02-11 | 2020-07-07 | 西安知象光电科技有限公司 | 一种基于微振镜分光式投影装置的多线激光三维扫描方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2987540B2 (ja) | 1999-12-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |