JPH1194543A - カラーコード形光学式プロフイル測定用の三角測量方法及びシステム - Google Patents
カラーコード形光学式プロフイル測定用の三角測量方法及びシステムInfo
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- JPH1194543A JPH1194543A JP20710498A JP20710498A JPH1194543A JP H1194543 A JPH1194543 A JP H1194543A JP 20710498 A JP20710498 A JP 20710498A JP 20710498 A JP20710498 A JP 20710498A JP H1194543 A JPH1194543 A JP H1194543A
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- optical system
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2509—Color coding
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面プロフィルを測定する。
【解決手段】 前記軸に沿って伝搬するかなり広い波長
バンド幅の入射光を提供し、異なった波長の光が前記軸
から異なった距離の位置において焦点を結ぶように軸方
向分散用光学系に光を通過させ、異なった位置が多色の
測定区域を定め更に軸に沿った極限位置間の距離が測定
範囲の深さを定め、測定区域を軸外れで画像化し、画像
の強度を検知し、そして、これにより表面と測定区域と
の交差の座標値を決定する。
バンド幅の入射光を提供し、異なった波長の光が前記軸
から異なった距離の位置において焦点を結ぶように軸方
向分散用光学系に光を通過させ、異なった位置が多色の
測定区域を定め更に軸に沿った極限位置間の距離が測定
範囲の深さを定め、測定区域を軸外れで画像化し、画像
の強度を検知し、そして、これにより表面と測定区域と
の交差の座標値を決定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面プロフィル及び変位
の非接触光学的測定に関し、特に広範囲にわたる水平方
向及び垂直方向の高度の解像度を必要とする３次元検知
に有用である。
の非接触光学的測定に関し、特に広範囲にわたる水平方
向及び垂直方向の高度の解像度を必要とする３次元検知
に有用である。
【０００２】
【従来技術及びその課題】非接触式の電子・光学式測定
システムは、その比較的高速及び非破壊的能力のため、
機械式感知を使った測定装置より有利である。非接触式
の表面の変位及びプロフィル測定に対する増加しつつあ
る要求のため、既に、干渉法、スペックル検出、モアレ
撓み測定、ステレオビジョン、焦点誤差検出、飛行時
間、共焦点顕微鏡及び構造化された光による三角測量を
含んだ電子・光学システムの開発が導かれた。
システムは、その比較的高速及び非破壊的能力のため、
機械式感知を使った測定装置より有利である。非接触式
の表面の変位及びプロフィル測定に対する増加しつつあ
る要求のため、既に、干渉法、スペックル検出、モアレ
撓み測定、ステレオビジョン、焦点誤差検出、飛行時
間、共焦点顕微鏡及び構造化された光による三角測量を
含んだ電子・光学システムの開発が導かれた。
【０００３】共焦点顕微鏡及び構造光三角測量は、表面
プロフィル又は変位を測定するための広く知られた方法
である。共顕微鏡の走査により高精度で、かつ蹴られの
問題を最小にする軸外れ配置においてプロフィルの測定
ができる。しかし、測定は（点から点に）直列的に行わ
れ、このため通常は極めて時間がかかる。
プロフィル又は変位を測定するための広く知られた方法
である。共顕微鏡の走査により高精度で、かつ蹴られの
問題を最小にする軸外れ配置においてプロフィルの測定
ができる。しかし、測定は（点から点に）直列的に行わ
れ、このため通常は極めて時間がかかる。
【０００４】構造光三角測量法は最も普及している。こ
れは工業用に適し、単純かつ確りした３次元測定値を提
供する。構造光三角測量システムは、光源から対象物上
に光を投影し、検知器に投影されたパターンを画像化す
ることにより対象物間の距離を決定する。検知器上の画
像の位置、検知器レンズと光源との間の横方法の分離、
及び既知である光源の投影角度により、対象物までの距
離が決定される。対象物上の異なった座標における連続
的測定が、対象物の表面の完全な３次元画像を導く。
れは工業用に適し、単純かつ確りした３次元測定値を提
供する。構造光三角測量システムは、光源から対象物上
に光を投影し、検知器に投影されたパターンを画像化す
ることにより対象物間の距離を決定する。検知器上の画
像の位置、検知器レンズと光源との間の横方法の分離、
及び既知である光源の投影角度により、対象物までの距
離が決定される。対象物上の異なった座標における連続
的測定が、対象物の表面の完全な３次元画像を導く。
【０００５】最も単純な構造光システムは、光源から対
象物に１点の光を投影する。次いで、この点が、側面効
果（lateral effect）ホトダイオード又は線形アレイの
形式の検知器上で画像化される。画像化は、表面が完全
に走査されるまで、一点一点行われる。この方法による
３次元測定は費用を少なくできかつ高解像度を持つ。し
かし、１個の点による三角測量は長時間の走査を含み、
これは不可能であることが多い。
象物に１点の光を投影する。次いで、この点が、側面効
果（lateral effect）ホトダイオード又は線形アレイの
形式の検知器上で画像化される。画像化は、表面が完全
に走査されるまで、一点一点行われる。この方法による
３次元測定は費用を少なくできかつ高解像度を持つ。し
かし、１個の点による三角測量は長時間の走査を含み、
これは不可能であることが多い。
【０００６】第２のクラスの三角測量システムは、対象
物上に光のストリップを投影し、かつ２次元の検知器ア
レイを使うことにより作動する。対象物上を走査するに
要するフレームは少なく、かつストリップに直角な方向
に走査することだけしか要求されない。
物上に光のストリップを投影し、かつ２次元の検知器ア
レイを使うことにより作動する。対象物上を走査するに
要するフレームは少なく、かつストリップに直角な方向
に走査することだけしか要求されない。
【０００７】しかし、上の光三角測量システムは、大き
い測定深度と高度の横方向解像度を同時に達成すること
はできない。この理由は、通常、光学素子においては長
い焦点深度は小さいスポットサイズと組み合わせられる
ためである。後者は大きな開口数を必要とし、一方、前
者は小さい開口数が必要である。数学的には、スポット
サイズが δx であるときの横方向解像度（1/δx）につ
いてのアッベの式と、焦点深度 δF についてのレイノ
ルズの式との組合せより次式が得られる。
い測定深度と高度の横方向解像度を同時に達成すること
はできない。この理由は、通常、光学素子においては長
い焦点深度は小さいスポットサイズと組み合わせられる
ためである。後者は大きな開口数を必要とし、一方、前
者は小さい開口数が必要である。数学的には、スポット
サイズが δx であるときの横方向解像度（1/δx）につ
いてのアッベの式と、焦点深度 δF についてのレイノ
ルズの式との組合せより次式が得られる。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここに、λ0 は光の波長であり、x は δx
と δF の正確な定義に依存する１から４の間の定数で
ある。
と δF の正確な定義に依存する１から４の間の定数で
ある。
【００１０】共通のトレードオフ形アプローチは比較的
大きいスポットの使用であり、その中心は、複雑な数値
計算技術によりスポットサイズよりも高い精度で決める
ことができる。かかるアプローチは、対象物の反射率又
は形状の局部的変化に敏感すぎる欠点を与える。そこ
で、例えば、短い曲率半径はこのアプローチの使用では
適切に処理することができない。
大きいスポットの使用であり、その中心は、複雑な数値
計算技術によりスポットサイズよりも高い精度で決める
ことができる。かかるアプローチは、対象物の反射率又
は形状の局部的変化に敏感すぎる欠点を与える。そこ
で、例えば、短い曲率半径はこのアプローチの使用では
適切に処理することができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】従って、これまで提案さ
れたアプローチの欠点を大きく減らし、又は無くす非接
触式の表面プロフィル及び変位の測定のための方法及び
システムを提供することが本発明の目的である。
れたアプローチの欠点を大きく減らし、又は無くす非接
触式の表面プロフィル及び変位の測定のための方法及び
システムを提供することが本発明の目的である。
【００１２】本発明の１態様により、対象物の表面を実
質的に横切る少なくも１個の座標軸に沿って前記表面の
少なくも１個の座標値を決めるための三角測量方法であ
って、（ａ）前記軸に沿って伝搬するかなり広い波長バ
ンド幅の入射光を提供し、（ｂ）異なった波長の光が前
記軸に関して異なった位置において焦点を結ぶように軸
方向分散用光学系に光を通過させ、前記異なった位置は
多色の測定区域を定めており更に前記軸に沿った極限位
置間の距離が測定範囲の深さを定め、そして（ｃ）前記
測定区域を軸外れで画像化し、（ｄ）画像の強度を検知
し、そして（ｅ）これにより表面と前記測定区域との交
差の座標値を決定する諸段階を含んだ前記方法が提供さ
れる。
質的に横切る少なくも１個の座標軸に沿って前記表面の
少なくも１個の座標値を決めるための三角測量方法であ
って、（ａ）前記軸に沿って伝搬するかなり広い波長バ
ンド幅の入射光を提供し、（ｂ）異なった波長の光が前
記軸に関して異なった位置において焦点を結ぶように軸
方向分散用光学系に光を通過させ、前記異なった位置は
多色の測定区域を定めており更に前記軸に沿った極限位
置間の距離が測定範囲の深さを定め、そして（ｃ）前記
測定区域を軸外れで画像化し、（ｄ）画像の強度を検知
し、そして（ｅ）これにより表面と前記測定区域との交
差の座標値を決定する諸段階を含んだ前記方法が提供さ
れる。
【００１３】本発明の第２の態様により、対象物の表面
を実質的に横切る少なくも１個の座標軸に沿って前記表
面の少なくも１個の座標値を決めるための三角測量光学
システムであって、かなり広い波長バンド幅を有する光
源、異なった波長の入射光を前記軸に関して異なった位
置において焦点を結ばせるために、異なった波長に対し
て異なった焦点距離を有する軸方向分散用光学系であっ
て、前記異なった位置が多色の測定区域を定め更に前記
軸に沿った極限位置間の距離が測定範囲の深さを定める
前記軸方向分散用光学系、測定区域を画像化するための
軸外れの画像化用光学系、画像の強度を検知する検知装
置、及び表面と前記測定区域との交差の座標値を決定す
るための画像処理手段を備えた前記光学システムが提供
される。
を実質的に横切る少なくも１個の座標軸に沿って前記表
面の少なくも１個の座標値を決めるための三角測量光学
システムであって、かなり広い波長バンド幅を有する光
源、異なった波長の入射光を前記軸に関して異なった位
置において焦点を結ばせるために、異なった波長に対し
て異なった焦点距離を有する軸方向分散用光学系であっ
て、前記異なった位置が多色の測定区域を定め更に前記
軸に沿った極限位置間の距離が測定範囲の深さを定める
前記軸方向分散用光学系、測定区域を画像化するための
軸外れの画像化用光学系、画像の強度を検知する検知装
置、及び表面と前記測定区域との交差の座標値を決定す
るための画像処理手段を備えた前記光学システムが提供
される。
【００１４】本発明による方法及びシステムは、好まし
くは３次元表面のトポグラフィに使用され、一点一点の
測定又はストリップ走査のいずれかに基づく。第１の事
例においては、軸方向分散用光学系が、異なった波長の
入射光を前記軸上の異なった点に焦点を結ばせる。第２
の事例では、「レインボウ」光のシートが得られるよう
に、軸方向分散用光学系が前記軸に沿ってこれから異な
った距離における異なった色（波長）の光のストリップ
を形成する。両者とも、システムには、視準された光の
ビームを形成するために光源と軸方向分散用光学系との
間に視準用光学系が設けられ、この光ビームは、軸方向
分散用光学系により、入射光の異なった波長に対応する
点又はストリップに更に焦点合わせをされる。
くは３次元表面のトポグラフィに使用され、一点一点の
測定又はストリップ走査のいずれかに基づく。第１の事
例においては、軸方向分散用光学系が、異なった波長の
入射光を前記軸上の異なった点に焦点を結ばせる。第２
の事例では、「レインボウ」光のシートが得られるよう
に、軸方向分散用光学系が前記軸に沿ってこれから異な
った距離における異なった色（波長）の光のストリップ
を形成する。両者とも、システムには、視準された光の
ビームを形成するために光源と軸方向分散用光学系との
間に視準用光学系が設けられ、この光ビームは、軸方向
分散用光学系により、入射光の異なった波長に対応する
点又はストリップに更に焦点合わせをされる。
【００１５】軸方向分散用光学系は軸外れの回折光学素
子（ＤＯＥ）の形式、又は回折・屈折光学素子の形式と
することができ、これにより、軸方向分散用光学系の焦
点距離を同じに保ちつつ、測定範囲の深度を変えること
ができる。本発明の好ましい実施例に使用される軸方向
分散用光学系はそれ自体が公知であることをここに述べ
なければならない。即ち、例えば、複層の光学ディスク
の読取りにおけるかかる光学系の使用が米国特許５５２
６３３８号に明らかにされる。
子（ＤＯＥ）の形式、又は回折・屈折光学素子の形式と
することができ、これにより、軸方向分散用光学系の焦
点距離を同じに保ちつつ、測定範囲の深度を変えること
ができる。本発明の好ましい実施例に使用される軸方向
分散用光学系はそれ自体が公知であることをここに述べ
なければならない。即ち、例えば、複層の光学ディスク
の読取りにおけるかかる光学系の使用が米国特許５５２
６３３８号に明らかにされる。
【００１６】軸外れの画像化用光学系は照明された対象
物に沿った軸に対してある角度で画像化が行われる三角
測量の概念に基づく。
物に沿った軸に対してある角度で画像化が行われる三角
測量の概念に基づく。
【００１７】本発明は、大深度の測定範囲と水平方向の
高精度とを有する迅速なリアルタイムのマッピングを許
す。本発明は、機械部品及び電子装置の製品の工場にお
ける自動検査、並びに３次元測定を要する多くのその他
の用途の有用なツールとして使用することができる。
高精度とを有する迅速なリアルタイムのマッピングを許
す。本発明は、機械部品及び電子装置の製品の工場にお
ける自動検査、並びに３次元測定を要する多くのその他
の用途の有用なツールとして使用することができる。
【００１８】
【好ましい実施例の詳細な説明】図１は、移動ステージ
Ｔにより支持された対象物０の表面Ｓの３次元トポグラ
フィに使用される本発明のカラーコード形光学式プロフ
ィロメーター（ＣＣＯＰ）のブロック図である。
Ｔにより支持された対象物０の表面Ｓの３次元トポグラ
フィに使用される本発明のカラーコード形光学式プロフ
ィロメーター（ＣＣＯＰ）のブロック図である。
【００１９】図１に示されたＣＣＯＰは、一般に、光源
１及び光源１からの光を表面Ｓ上で焦点を合わせる軸方
向分散用光学系（ＡＤＯ）２、焦点の合わせられた光を
画像化しかつ検出するための画像化及び検出用システム
３、画像を解析しこれにより光の伝搬軸線に沿った表面
Ｓの座標を決定するために画像処理装置５と組み合わせ
られたコンピューター４、並びに計算された３次元プロ
フィルを得るように対象物Ｏが光の分散軸線に直角な平
面にある状態で移動ステージＴを動かすための制御器６
を備える。
１及び光源１からの光を表面Ｓ上で焦点を合わせる軸方
向分散用光学系（ＡＤＯ）２、焦点の合わせられた光を
画像化しかつ検出するための画像化及び検出用システム
３、画像を解析しこれにより光の伝搬軸線に沿った表面
Ｓの座標を決定するために画像処理装置５と組み合わせ
られたコンピューター４、並びに計算された３次元プロ
フィルを得るように対象物Ｏが光の分散軸線に直角な平
面にある状態で移動ステージＴを動かすための制御器６
を備える。
【００２０】照明光学系の光源１は比較的大きい波長バ
ンド幅の、好ましくは高輝度の白色光源である。例え
ば、オリエル社（Oriel Co.）の単色照明器、７５ワッ
トクセノン、ソースイメージ（source image）の寸法が
０.５mm × １mm （モデルＮo.６２５１）のような光源
を使用することができる。或いは、光源は、非常に短い
パルスにされたレーザー（パルス持続時間が数フェムト
セコンド（１０-15sec））とすることができる。かかる
光源の例は、コヒレント社（Coherent Co.）又はスペク
トラフィジックス社（Spectra Physics Co.）からのTi
サファイヤレーザーである。光源は、視準光による軸方
向分散用光学系の照明のために、視準用の光学系（図１
には図示せず）と組み合わせることができる。
ンド幅の、好ましくは高輝度の白色光源である。例え
ば、オリエル社（Oriel Co.）の単色照明器、７５ワッ
トクセノン、ソースイメージ（source image）の寸法が
０.５mm × １mm （モデルＮo.６２５１）のような光源
を使用することができる。或いは、光源は、非常に短い
パルスにされたレーザー（パルス持続時間が数フェムト
セコンド（１０-15sec））とすることができる。かかる
光源の例は、コヒレント社（Coherent Co.）又はスペク
トラフィジックス社（Spectra Physics Co.）からのTi
サファイヤレーザーである。光源は、視準光による軸方
向分散用光学系の照明のために、視準用の光学系（図１
には図示せず）と組み合わせることができる。
【００２１】図１に示されたＣＣＯＰの照明光学系の軸
方向分散用光学系２は、入射光の波長に依存したその焦
点距離を提供する適宜適切な設計を有することができ
る、軸方向分散用光学系２は球面レンズ又は円柱状レン
ズとすることができる。第１の事例においては、レンズ
は、異なった波長の入射光を、照明光学系の光学軸に沿
った異なった点に焦点を合わせる。第２の事例では、レ
ンズは、「レインボウ」光のシートが得られるように異
なった距離に異なった色の光のストリップを形成する。
好ましくは、軸方向分散用光学系は円柱状の軸上の回折
光学素子の形式、又は円柱状の屈折・回折光学素子の形
式である。
方向分散用光学系２は、入射光の波長に依存したその焦
点距離を提供する適宜適切な設計を有することができ
る、軸方向分散用光学系２は球面レンズ又は円柱状レン
ズとすることができる。第１の事例においては、レンズ
は、異なった波長の入射光を、照明光学系の光学軸に沿
った異なった点に焦点を合わせる。第２の事例では、レ
ンズは、「レインボウ」光のシートが得られるように異
なった距離に異なった色の光のストリップを形成する。
好ましくは、軸方向分散用光学系は円柱状の軸上の回折
光学素子の形式、又は円柱状の屈折・回折光学素子の形
式である。
【００２２】図２は、本発明によるＣＣＯＰに使用する
軸上の回折素子１９の円柱状の例である。かかる素子に
ついては、焦点距離の入射光の波長 f(λ) 依存性は、
次のように数学的に表すことができる。薄いレンズとし
て形成されかつ１次元の２次（quadratic）位相（φ）
関数を有する理想化された回折光学素子については、透
過関数 t(x) は次式で与えられる。
軸上の回折素子１９の円柱状の例である。かかる素子に
ついては、焦点距離の入射光の波長 f(λ) 依存性は、
次のように数学的に表すことができる。薄いレンズとし
て形成されかつ１次元の２次（quadratic）位相（φ）
関数を有する理想化された回折光学素子については、透
過関数 t(x) は次式で与えられる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ここに、x は薄いレンズの面の座標、λ0
は光の波長、そして f0 はレンズの焦点距離である。し
かし、かかる回折光学素子が別の波長 λ で照明された
ときは、焦点距離 f(λ) は次式で与えられるという公
知の結果が得られる。
は光の波長、そして f0 はレンズの焦点距離である。し
かし、かかる回折光学素子が別の波長 λ で照明された
ときは、焦点距離 f(λ) は次式で与えられるという公
知の結果が得られる。
【００２５】
【数３】
【００２６】式（３）は、焦点距離 f(λ) が、回折光
学素子の軸方向分散を定める波長 λに逆比例すること
を示す。
学素子の軸方向分散を定める波長 λに逆比例すること
を示す。
【００２７】図２は、波長バンド Δλ の視準光のビー
ムで波長 λ0 (λ2>λ0>λ1）のビーム２０の焦点を焦
点距離 f0 において合わせるように設計された２次位相
関数による回折光学素子１９の照明の結果を示す。ただ
し、Δλ＝λ2-λ1 である（λ2 及び λ1は光のバンド
の上下の境界の波長である）。見られるように、波長λ
2 及び λ1 のビーム２３及び２４は、それぞれ素子１
９から距離 f2 及び f1 において焦点を結び。f2 は f2
=f0λ0/λ2 として定義され、f1は f1=f0λ0/λ1 とし
て定義される。このため、「レインボウ」光のシート２
１は、素子１９から異なった距離に分散された異なった
波長の光のストリップ２２’、２３’及び２４’からな
り（ＺＹ面に）形成される。事実上、ＣＣＯＰの測定範
囲 Δfである素子１９の光学軸Ｚに沿った「レインボ
ウ」光のシートの延長は、次の関係式で定義される。
ムで波長 λ0 (λ2>λ0>λ1）のビーム２０の焦点を焦
点距離 f0 において合わせるように設計された２次位相
関数による回折光学素子１９の照明の結果を示す。ただ
し、Δλ＝λ2-λ1 である（λ2 及び λ1は光のバンド
の上下の境界の波長である）。見られるように、波長λ
2 及び λ1 のビーム２３及び２４は、それぞれ素子１
９から距離 f2 及び f1 において焦点を結び。f2 は f2
=f0λ0/λ2 として定義され、f1は f1=f0λ0/λ1 とし
て定義される。このため、「レインボウ」光のシート２
１は、素子１９から異なった距離に分散された異なった
波長の光のストリップ２２’、２３’及び２４’からな
り（ＺＹ面に）形成される。事実上、ＣＣＯＰの測定範
囲 Δfである素子１９の光学軸Ｚに沿った「レインボ
ウ」光のシートの延長は、次の関係式で定義される。
【００２８】
【数４】
【００２９】例えば、式（４）に、Δλ=300nm、λ0=60
0nm 及び f0=180mm を入れれば、Δf=90mm が得られ
る。
0nm 及び f0=180mm を入れれば、Δf=90mm が得られ
る。
【００３０】有効焦点距離を同じに保ちながら測定範囲
Δλ を変えるためには、回折素子と屈折素子とを組み
合わせることが必要である。そこで、カスケード接続さ
れた焦点距離 fr(λ) の屈折レンズと焦点距離 fd(λ)
の回折光学素子とをバンド幅の広い光が照明した場合
に、屈折素子と回折素子との間に分離なしとすると、次
の簡単なレンズ組合せ式が得られる。
Δλ を変えるためには、回折素子と屈折素子とを組み
合わせることが必要である。そこで、カスケード接続さ
れた焦点距離 fr(λ) の屈折レンズと焦点距離 fd(λ)
の回折光学素子とをバンド幅の広い光が照明した場合
に、屈折素子と回折素子との間に分離なしとすると、次
の簡単なレンズ組合せ式が得られる。
【００３１】
【数５】
【００３２】ここに、F(λ) は組合せレンズの焦点距離
である。式（３）を使用しかつ屈折レンズの分散 f
r(λ)=fr を無視すれば、式（５）へのより一般的な次
の関係式が得られる。
である。式（３）を使用しかつ屈折レンズの分散 f
r(λ)=fr を無視すれば、式（５）へのより一般的な次
の関係式が得られる。
【００３３】
【数６】
【００３４】ここに、 F0=F(λ=λ0)、及び ｆ0=ｆd(λ
=λ2) である。例えば、ΔF=Δz=19.4mm、でかつ Δλ/
λ0=0.5 及び F0=197mm であるならば、式（５）及び
（６）から f0=1000mm 及び fr=245mm を得る。
=λ2) である。例えば、ΔF=Δz=19.4mm、でかつ Δλ/
λ0=0.5 及び F0=197mm であるならば、式（５）及び
（６）から f0=1000mm 及び fr=245mm を得る。
【００３５】回折素子と屈折素子との組合せは、図３に
示されるようなハイブリッド（一体）素子の形とするこ
とができ、或いはそうではなくで個別の屈折素子及び回
折素子とすることができる。前者は、通常のフォトリソ
グラフ技術を使用し、又はダイヤモンドターニング（di
amond turning)により、平凸屈折レンズの平面上に回折
素子を直接記録できるというその比較的簡単さのため特
に有利である。
示されるようなハイブリッド（一体）素子の形とするこ
とができ、或いはそうではなくで個別の屈折素子及び回
折素子とすることができる。前者は、通常のフォトリソ
グラフ技術を使用し、又はダイヤモンドターニング（di
amond turning)により、平凸屈折レンズの平面上に回折
素子を直接記録できるというその比較的簡単さのため特
に有利である。
【００３６】ハイブリッドレンズ３１は、図３に示され
るように、図２に示された回折光学素子２０と同じ方法
で光ビーム３０を軸方向で分散させる。ハイブリッドレ
ンズ３１は、その平面上にはっきりと示された（ナイフ
状の）溝を有する回折素子を有する平凸の円柱状レンズ
を備える。ハイブリッドレンズ３１は、ここから異なっ
た距離にある異なった波長の光のストリップに、入射光
３０の焦点を合わせる。例えば、波長 λ1 の ビーム３
２は焦点距離 F1 において焦点を合わせられ、波長 λ0
の ビーム３３は焦点距離 F0 において焦点を合わせら
れ、そして波長λ2 の ビーム３４は焦点距離 F2 にお
いて焦点を合わせられる。
るように、図２に示された回折光学素子２０と同じ方法
で光ビーム３０を軸方向で分散させる。ハイブリッドレ
ンズ３１は、その平面上にはっきりと示された（ナイフ
状の）溝を有する回折素子を有する平凸の円柱状レンズ
を備える。ハイブリッドレンズ３１は、ここから異なっ
た距離にある異なった波長の光のストリップに、入射光
３０の焦点を合わせる。例えば、波長 λ1 の ビーム３
２は焦点距離 F1 において焦点を合わせられ、波長 λ0
の ビーム３３は焦点距離 F0 において焦点を合わせら
れ、そして波長λ2 の ビーム３４は焦点距離 F2 にお
いて焦点を合わせられる。
【００３７】図２及び３に示された回折光学素子は、一
般に２次又は球面の形式の１次元又は２次元位相関数を
持つことができる。これらは、計算機マスク、リソグラ
フィ、エッチング及び薄膜蒸着の利用により形成するこ
とができる。また、かかる素子の具体化にダイヤモンド
ターニング技術を利用することもできる。回折光学素子
はホログラフィ的な記録法によっても形成することがで
きる。
般に２次又は球面の形式の１次元又は２次元位相関数を
持つことができる。これらは、計算機マスク、リソグラ
フィ、エッチング及び薄膜蒸着の利用により形成するこ
とができる。また、かかる素子の具体化にダイヤモンド
ターニング技術を利用することもできる。回折光学素子
はホログラフィ的な記録法によっても形成することがで
きる。
【００３８】さて、図１に戻り説明すれば、ＣＣＯＰの
画像化及び検知システム３は、一般に、軸方向分散用素
子２により対象物Ｏ上に焦点を合わせられた光を画像化
する画像化用のレンズ、及び画像を検知するための、例
えばＣＣＤのような検知器を備える。
画像化及び検知システム３は、一般に、軸方向分散用素
子２により対象物Ｏ上に焦点を合わせられた光を画像化
する画像化用のレンズ、及び画像を検知するための、例
えばＣＣＤのような検知器を備える。
【００３９】画像化及び検知システム３は、軸外れ式の
ものであり、即ちＣＣＯＰは 図４に関連して以下説明
されるような、照明された対象物に沿い、光学軸に対し
てある角度で画像化が行われるという三角測量の考えに
基づく。
ものであり、即ちＣＣＯＰは 図４に関連して以下説明
されるような、照明された対象物に沿い、光学軸に対し
てある角度で画像化が行われるという三角測量の考えに
基づく。
【００４０】図４は、本発明によるカラーコードされた
ストリップによる三角測量式プロフィロメーターであ
る。本システムの照明部分は、座標システムＸＹＺのＺ
軸と同方向の光学軸Ａを有し、かつ好ましくは波長が４
００から７００nm の範囲のクセノンアークランプのよ
うな白色光源の形式の広帯域光源５０、視準用光学系５
１、及び図２に示されたような回折光学素子か又は図３
に示されたような回折・屈折光学素子のいずれかのよう
な円柱状の軸方向分散用光学系５２を備える。
ストリップによる三角測量式プロフィロメーターであ
る。本システムの照明部分は、座標システムＸＹＺのＺ
軸と同方向の光学軸Ａを有し、かつ好ましくは波長が４
００から７００nm の範囲のクセノンアークランプのよ
うな白色光源の形式の広帯域光源５０、視準用光学系５
１、及び図２に示されたような回折光学素子か又は図３
に示されたような回折・屈折光学素子のいずれかのよう
な円柱状の軸方向分散用光学系５２を備える。
【００４１】視準用光学系５１は、光源５０により発光
された光の視準されたビームを形成し、軸方向分散用光
学系５２は視準されたビームの焦点を合わせて軸方向分
散用光学系５２から異なった距離にある異なった波長の
光のストリップよりなる「レインボウ」光のシート５３
により構成される測定区域を形成する。
された光の視準されたビームを形成し、軸方向分散用光
学系５２は視準されたビームの焦点を合わせて軸方向分
散用光学系５２から異なった距離にある異なった波長の
光のストリップよりなる「レインボウ」光のシート５３
により構成される測定区域を形成する。
【００４２】軸方向分散用光学系の焦点深度 ΔF より
小さい最大高度差を有する対象物Ｏが「レインボウ」光
のシート５３の領域内に置かれ、対象物のプロフィル z
(y)を定めている多色の線５４において光のシートと交
差する。線５４は通常は曲線であり、従ってＺ軸に沿っ
て異なった座標値を持つ。対象物のコンピューター３次
元プロフィル z(x,y) を得るために、対象物Ｏを移動ス
テージ６０とともに移動することにより、対象物Ｏの種
々の位置において測定が繰り返される。移動ステージ６
０の移動はコンピューター５９により制御される。
小さい最大高度差を有する対象物Ｏが「レインボウ」光
のシート５３の領域内に置かれ、対象物のプロフィル z
(y)を定めている多色の線５４において光のシートと交
差する。線５４は通常は曲線であり、従ってＺ軸に沿っ
て異なった座標値を持つ。対象物のコンピューター３次
元プロフィル z(x,y) を得るために、対象物Ｏを移動ス
テージ６０とともに移動することにより、対象物Ｏの種
々の位置において測定が繰り返される。移動ステージ６
０の移動はコンピューター５９により制御される。
【００４３】多色の線５４は、その各位置において背景
色により囲まれている一つの主要色を持つ。線５４は、
光学軸Ａと角度θ(約 π/4 ラジアン）を定める光学軸
Ａ’に沿って画像化用レンズ５５により、レンズ又はズ
ームレンズ５７の使用によりＣＣＤ５８に画像化され
る。多色の線５４の「鮮鋭な」画像を得るために、画像
化は可変波長フィルター５６を経て実行される。このフ
ィルターにおいては、これを透過する波長はフィルター
の長さに沿った位置に依存して変動する。図５は、リニ
ヤー可変干渉フィルターの長さに沿った位置の関数とし
てそのフィルターの透過波長をグラフで示す。二つの曲
線間の垂直距離が各位置におけるフィルターのスペクト
ル幅を表す。識別可能な波長の数 Mf は、総スペクトル
範囲をスペクトル幅で割った値である。
色により囲まれている一つの主要色を持つ。線５４は、
光学軸Ａと角度θ(約 π/4 ラジアン）を定める光学軸
Ａ’に沿って画像化用レンズ５５により、レンズ又はズ
ームレンズ５７の使用によりＣＣＤ５８に画像化され
る。多色の線５４の「鮮鋭な」画像を得るために、画像
化は可変波長フィルター５６を経て実行される。このフ
ィルターにおいては、これを透過する波長はフィルター
の長さに沿った位置に依存して変動する。図５は、リニ
ヤー可変干渉フィルターの長さに沿った位置の関数とし
てそのフィルターの透過波長をグラフで示す。二つの曲
線間の垂直距離が各位置におけるフィルターのスペクト
ル幅を表す。識別可能な波長の数 Mf は、総スペクトル
範囲をスペクトル幅で割った値である。
【００４４】可変波長フィルターの長さに沿った透過波
長の光の位置が、軸方向分散用光学系５２により提供さ
れる光の分散に相当することが望ましい。そこで、軸方
向分散用光学素子５２が、回折・屈折レンズの組合せに
より得ることのできるリニヤー分散を提供するならば、
リニヤー可変干渉フィルターを使用すべきである。即
ち、例えば、４００から７００nm のスペクトル範囲と
１５nm のスペクトル幅とを有するリニヤー可変干渉フ
ィルター、部品番号 VERIL S60 は、Mf=20 を提供する
であろう。かかるフィルターは、焦点距離 f0=1000mm
の回折素子及び焦点距離 fr=245mm の円柱状屈折レンズ
と共に使用して、約 ΔF=19.4mm の焦点進度を作り（式
（６））、得られた分散は４００から７００nm の範囲
の波長でほぼリニヤーである。
長の光の位置が、軸方向分散用光学系５２により提供さ
れる光の分散に相当することが望ましい。そこで、軸方
向分散用光学素子５２が、回折・屈折レンズの組合せに
より得ることのできるリニヤー分散を提供するならば、
リニヤー可変干渉フィルターを使用すべきである。即
ち、例えば、４００から７００nm のスペクトル範囲と
１５nm のスペクトル幅とを有するリニヤー可変干渉フ
ィルター、部品番号 VERIL S60 は、Mf=20 を提供する
であろう。かかるフィルターは、焦点距離 f0=1000mm
の回折素子及び焦点距離 fr=245mm の円柱状屈折レンズ
と共に使用して、約 ΔF=19.4mm の焦点進度を作り（式
（６））、得られた分散は４００から７００nm の範囲
の波長でほぼリニヤーである。
【００４５】上記の種類の可変波長フィルターは、希望
の波長範囲内の連続したスペクトル識別を提供する。こ
れらは、基層上に真空蒸着された誘電体コーティングで
作ることができる。光学システムの簡単化のために、適
切な寸法を有する可変フィルターをＣＣＤの前面に直接
差し込むことができる。
の波長範囲内の連続したスペクトル識別を提供する。こ
れらは、基層上に真空蒸着された誘電体コーティングで
作ることができる。光学システムの簡単化のために、適
切な寸法を有する可変フィルターをＣＣＤの前面に直接
差し込むことができる。
【００４６】ＣＣＤに形成された表面のプロフィルの画
像が軸Ａに沿ったそのｚ座標値と無関係に確実に鮮鋭で
あるために、可変フィルター５６及びＣＣＤ５８がシス
テムの照明部分の軸線Ａに対してそれぞれ角度 γfil
及び γCCD （図示せず）で傾けられねばならない点に
注意すべきである。可変フィルター５６及びＣＣＤ５８
の適切な傾き角度は、シャインプルグ（Scheimpflug）
条件を図形に適用することにより得られ、これにより２
個の傾いた平面は、これらの傾き角度 θ と γ及び軸
上の大きさ β が次式に対応するならば、互いの上に画
像化することができる。
像が軸Ａに沿ったそのｚ座標値と無関係に確実に鮮鋭で
あるために、可変フィルター５６及びＣＣＤ５８がシス
テムの照明部分の軸線Ａに対してそれぞれ角度 γfil
及び γCCD （図示せず）で傾けられねばならない点に
注意すべきである。可変フィルター５６及びＣＣＤ５８
の適切な傾き角度は、シャインプルグ（Scheimpflug）
条件を図形に適用することにより得られ、これにより２
個の傾いた平面は、これらの傾き角度 θ と γ及び軸
上の大きさ β が次式に対応するならば、互いの上に画
像化することができる。
【００４７】
【数７】
【００４８】プロフィロメーターの最適設計を得るため
には、その光学素子の最適パラメーターを見いだすこと
が必要である。三角測量システムの性能を特徴付けるた
めに、共通に使用されるメリット関数（merit functio
n）、即ち次式で定義されるその（１次元の）ＳＢＰ（s
pace bandwidth product、空間バンド幅のプロダクト）
が使用される。
には、その光学素子の最適パラメーターを見いだすこと
が必要である。三角測量システムの性能を特徴付けるた
めに、共通に使用されるメリット関数（merit functio
n）、即ち次式で定義されるその（１次元の）ＳＢＰ（s
pace bandwidth product、空間バンド幅のプロダクト）
が使用される。
【００４９】
【数８】
【００５０】ここに、δF は式（１）で定義される焦点
深度であり、そして (δx)image は傾斜角 θ において
画像化されたスポットサイズであり、次式で定義され
る。
深度であり、そして (δx)image は傾斜角 θ において
画像化されたスポットサイズであり、次式で定義され
る。
【００５１】
【数９】
【００５２】本発明のプロフィロメーターにより、ほぼ
回折限度のスポットサイズを維持しつつ、可変波長フィ
ルターの Mf（例えば、フィルターVERIL S60 について
Mf=20）により、焦点深度を、通常の三角測量システムの
ものに比して増大させることができる。得られる大きく
された焦点深度は次式で与えられる。
回折限度のスポットサイズを維持しつつ、可変波長フィ
ルターの Mf（例えば、フィルターVERIL S60 について
Mf=20）により、焦点深度を、通常の三角測量システムの
ものに比して増大させることができる。得られる大きく
された焦点深度は次式で与えられる。
【００５３】
【数１０】
【００５４】そして、（ＳＢＰnew で定義される）新し
いＳＰＢは次式で与えられる。
いＳＰＢは次式で与えられる。
【００５５】
【数１１】
【００５６】式（１）、（９）及び（１０）を式（１
１）に入れると次式が得られる。
１）に入れると次式が得られる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】図解された例のように、希望のスポットサ
イズ（水平方向解像度）δx=25 ミクロン、θ=π/4、 λ
0=0.6 ミクロン、κ＝１、Mf=20 とすると、通常の焦点
深度 δF=1mm、及び大きくされた焦点深度 ΔF=20mm が
得られる。かかる特性を有する通常の三角測量システム
のＳＰＢは僅かに ＳＰＢ＝３０ であるが、本発明によ
るカラーコード式ストリップ三角測量プロフィロメータ
ーでは ＳＰＢ＝６００ である。このＳＰＢは、利用可
能なＣＣＤの（コラムの）画素数に匹敵し、従ってＳＰ
Ｂにおける全増加を容易に利用することができる。
イズ（水平方向解像度）δx=25 ミクロン、θ=π/4、 λ
0=0.6 ミクロン、κ＝１、Mf=20 とすると、通常の焦点
深度 δF=1mm、及び大きくされた焦点深度 ΔF=20mm が
得られる。かかる特性を有する通常の三角測量システム
のＳＰＢは僅かに ＳＰＢ＝３０ であるが、本発明によ
るカラーコード式ストリップ三角測量プロフィロメータ
ーでは ＳＰＢ＝６００ である。このＳＰＢは、利用可
能なＣＣＤの（コラムの）画素数に匹敵し、従ってＳＰ
Ｂにおける全増加を容易に利用することができる。
【００５９】要求される信号対雑音比が極端に大きくな
い場合は、多色化された線５４は直接に、即ち、可変波
長フィルターの使用なしに画像化することができる。こ
の場合、検知された画像の信号対雑音比を改良するため
に、カラーＣＣＤ、或いは赤、緑及び青の各信号の適切
な重み付け関数を得るための赤、緑及び青の適切なハー
ドウエア＋ソフトウエ瀘波システムを有する３個のモノ
クロＣＣＤを使うことができる。
い場合は、多色化された線５４は直接に、即ち、可変波
長フィルターの使用なしに画像化することができる。こ
の場合、検知された画像の信号対雑音比を改良するため
に、カラーＣＣＤ、或いは赤、緑及び青の各信号の適切
な重み付け関数を得るための赤、緑及び青の適切なハー
ドウエア＋ソフトウエ瀘波システムを有する３個のモノ
クロＣＣＤを使うことができる。
【００６０】本発明のシステムは透明な対象物及び非透
明な対象物の両者の制御に使用でき、また反射光及び透
過光の手段により測定をすることができる。
明な対象物の両者の制御に使用でき、また反射光及び透
過光の手段により測定をすることができる。
【００６１】本発明は、限定された数の実施例について
説明されたが、本発明の多くの変更、変化及びその他の
応用をなし得ることが認められるであろう。
説明されたが、本発明の多くの変更、変化及びその他の
応用をなし得ることが認められるであろう。
【００６２】本発明の実施態様は以下のとおりである。
【００６３】１．対象物の表面を実質的に横切る少なく
も１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標
値を決めるための三角測量方法であって、（ａ）前記軸
に沿って伝搬する実質的に広い波長バンド幅の入射光を
提供し、（ｂ）異なった波長の光が前記軸に関して異な
った位置において焦点を結ぶように軸方向分散用光学系
に光を通過させ、前記異なった位置は多色の測定区域を
定めており更に前記軸に沿った極限位置間の距離が測定
範囲の深さを定め、そして（ｃ）前記測定区域を軸外れ
で画像化し、（ｄ）画像の強度を検知し、そして（ｅ）
これにより表面と前記測定区域との交差の座標値を決定
する諸段階を含んだ前記方法。
も１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標
値を決めるための三角測量方法であって、（ａ）前記軸
に沿って伝搬する実質的に広い波長バンド幅の入射光を
提供し、（ｂ）異なった波長の光が前記軸に関して異な
った位置において焦点を結ぶように軸方向分散用光学系
に光を通過させ、前記異なった位置は多色の測定区域を
定めており更に前記軸に沿った極限位置間の距離が測定
範囲の深さを定め、そして（ｃ）前記測定区域を軸外れ
で画像化し、（ｄ）画像の強度を検知し、そして（ｅ）
これにより表面と前記測定区域との交差の座標値を決定
する諸段階を含んだ前記方法。
【００６４】２．異なった波長の光が前記軸上に置かれ
た異なった点において焦点が合わせられ、前記測定区域
は前記軸上の光の線の形式であり、そして段階（ｅ）が
対象物の表面と前記光の線との交差点に関して行われる
実施態様１による方法。
た異なった点において焦点が合わせられ、前記測定区域
は前記軸上の光の線の形式であり、そして段階（ｅ）が
対象物の表面と前記光の線との交差点に関して行われる
実施態様１による方法。
【００６５】３．異なった波長の光が異なった焦点面に
ある異なった光のストリップにおいて焦点が合わせら
れ、前記測定区域は前記焦点面に直角に前記軸を通過す
る２次元の光のシートの形式であり、そして段階（ｅ）
が対象物の表面と前記光のシートとの交差線に関して行
われ、これにより表面のプロフィルの座標値が決められ
る実施態様１による方法。
ある異なった光のストリップにおいて焦点が合わせら
れ、前記測定区域は前記焦点面に直角に前記軸を通過す
る２次元の光のシートの形式であり、そして段階（ｅ）
が対象物の表面と前記光のシートとの交差線に関して行
われ、これにより表面のプロフィルの座標値が決められ
る実施態様１による方法。
【００６６】４．透過する光の波長がフィルターの長さ
に沿った位置に依存して変化する可変波長フィルターに
より段階（ｅ）が行われ、フィルターにより透過される
波長の光の位置が軸方向分散用光学系により与えられた
光の分散に相当し、これにより対象物の表面と測定区域
との交差の鮮鋭な画像が得られる実施態様１による方
法。
に沿った位置に依存して変化する可変波長フィルターに
より段階（ｅ）が行われ、フィルターにより透過される
波長の光の位置が軸方向分散用光学系により与えられた
光の分散に相当し、これにより対象物の表面と測定区域
との交差の鮮鋭な画像が得られる実施態様１による方
法。
【００６７】５．対象物の表面を実質的に横切る少なく
も１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標
値を決めるための三角測量光学システムであって、実質
的に広い波長バンド幅を有する光源、異なった波長の入
射光を前記軸に関して異なった位置において焦点を結ば
せるための、異なった波長に対して異なった焦点距離を
有する軸方向分散用光学系であって、前記異なった位置
が多色の測定区域を定め更に前記軸に沿った極限位置間
の距離が測定範囲の深さを定める軸方向分散用光学系、
測定区域を画像化するための軸外れの画像化用光学系、
画像の強度を検知する検知装置、及び表面と前記測定区
域との交差の座標値を決定するための画像処理手段を備
えた前記光学システム。
も１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標
値を決めるための三角測量光学システムであって、実質
的に広い波長バンド幅を有する光源、異なった波長の入
射光を前記軸に関して異なった位置において焦点を結ば
せるための、異なった波長に対して異なった焦点距離を
有する軸方向分散用光学系であって、前記異なった位置
が多色の測定区域を定め更に前記軸に沿った極限位置間
の距離が測定範囲の深さを定める軸方向分散用光学系、
測定区域を画像化するための軸外れの画像化用光学系、
画像の強度を検知する検知装置、及び表面と前記測定区
域との交差の座標値を決定するための画像処理手段を備
えた前記光学システム。
【００６８】６．前記軸方向分散用光学系が前記軸上に
置かれた異なった点において入射光の焦点を合わせ、前
記測定区域は前記軸上の光の線の形式であり、更に前記
画像処理手段が対象物の表面と前記光の線との交差点の
座標値を決定する実施態様５による光学システム。
置かれた異なった点において入射光の焦点を合わせ、前
記測定区域は前記軸上の光の線の形式であり、更に前記
画像処理手段が対象物の表面と前記光の線との交差点の
座標値を決定する実施態様５による光学システム。
【００６９】７．前記軸方向分散用光学系が異なった焦
点面にある異なった光のストリップにおいて入射光の焦
点を合わせ、前記測定区域は前記焦点面に直角に前記軸
を通過する２次元の光のシートの形式であり、更に前記
画像処理手段が対象物の表面と前記光のシートとの間の
交差線の座標値を決定する実施態様５による光学システ
ム。
点面にある異なった光のストリップにおいて入射光の焦
点を合わせ、前記測定区域は前記焦点面に直角に前記軸
を通過する２次元の光のシートの形式であり、更に前記
画像処理手段が対象物の表面と前記光のシートとの間の
交差線の座標値を決定する実施態様５による光学システ
ム。
【００７０】８．前記軸方向分散用光学系が球面の焦点
合わせ用レンズである実施態様６による光学システム。
合わせ用レンズである実施態様６による光学システム。
【００７１】９．前記軸方向分散用光学系が円柱状の焦
点合わせ用レンズである実施態様７による光学システ
ム。
点合わせ用レンズである実施態様７による光学システ
ム。
【００７２】１０．前記軸方向分散用光学系が回折光学
素子である実施態様５による光学システム。
素子である実施態様５による光学システム。
【００７３】１１．前記軸方向分散用光学系が回折・屈
折光学素子である実施態様５による光学システム。
折光学素子である実施態様５による光学システム。
【００７４】１２．前記軸方向分散用光学系がハイブリ
ッド素子又は個別光学素子の組合せである実施態様１１
による光学システム。
ッド素子又は個別光学素子の組合せである実施態様１１
による光学システム。
【００７５】１３．前記素子の位相関数が１次元２次関
数又は１次元球面関数又は２次元２次関数又は２次元球
面関数である実施態様１０又は１１による光学システ
ム。
数又は１次元球面関数又は２次元２次関数又は２次元球
面関数である実施態様１０又は１１による光学システ
ム。
【００７６】１４．前記光源が白色光源又は比較的広い
波長バンド幅を作る非常に短いパルスのレーザーである
実施態様５による光学システム。
波長バンド幅を作る非常に短いパルスのレーザーである
実施態様５による光学システム。
【００７７】１５．画像化用光学系が可変波長フィルタ
ーを備え、これを透過する光の波長がフィルターの長さ
に沿った位置に依存して変化する実施態様５による光学
システム。
ーを備え、これを透過する光の波長がフィルターの長さ
に沿った位置に依存して変化する実施態様５による光学
システム。
【００７８】１６．フィルターにより透過された波長の
光の位置が軸方向分散用光学系により作られる光の分散
に相当する実施態様１５による光学システム。
光の位置が軸方向分散用光学系により作られる光の分散
に相当する実施態様１５による光学システム。
【００７９】１７．前記検知装置が検知用カメラである
実施態様５による光学システム。
実施態様５による光学システム。
【００８０】１８．前記カメラがモノクロカメラである
実施態様１７による光学システム。 １９．前記カメラがカラーカメラである実施態様１７に
よる光学システム。
実施態様１７による光学システム。 １９．前記カメラがカラーカメラである実施態様１７に
よる光学システム。
【００８１】２０．カメラが、赤、緑及び青のＣＣＤ信
号のための適切な重み付け関数を含みプログラム化され
たカラーフィルターと組み合わせられる実施態様１９に
よる光学システム。
号のための適切な重み付け関数を含みプログラム化され
たカラーフィルターと組み合わせられる実施態様１９に
よる光学システム。
【図１】本発明の一般概念によるカラーコード形光学式
プロフィロメーターのブロック図である。
プロフィロメーターのブロック図である。
【図２】図１に示されたプロフィロメーターに使用する
軸方向分散用光学系の一例を図式的に示す。
軸方向分散用光学系の一例を図式的に示す。
【図３】図１に示されたプロフィロメーターに使用する
軸方向分散用光学系の別の例を図式的に示す。
軸方向分散用光学系の別の例を図式的に示す。
【図４】本発明の１実施例によるカラーコード形光学式
プロフィロメーターを図式的に示す。
プロフィロメーターを図式的に示す。
【図５】図４に示されたプロフィロメーターに使用する
可変波長フィルターの作動をグラフ的に示す。
可変波長フィルターの作動をグラフ的に示す。
１ 光源 ２ 分散用光学系 ３ 検出用システム ４ コンピュータ ５ 画像処理装置 ６ 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アシヤー・エイ・フリーセム イスラエル・レホボト76100・ネベメツツ 15・ワイズマン・インスチチユート・オ ブ・サイエンス (72)発明者 ニル・ダビドソン イスラエル・リシヨンレジオン75503・ベ ルンステインストリート29
Claims (2)
- 【請求項１】 対象物の表面を実質的に横切る少なくも
１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標値
を決めるための三角測量方法であって、（ａ）前記軸に
沿って伝搬する実質的に広い波長バンド幅の入射光を提
供し、（ｂ）異なった波長の光が前記軸に関して異なっ
た位置において焦点を結ぶように軸方向分散用光学系に
光を通過させ、前記異なった位置は多色の測定区域を定
めており更に前記軸に沿った極限位置間の距離が測定範
囲の深さを定め、そして（ｃ）前記測定区域を軸外れで
画像化し、（ｄ）画像の強度を検知し、そして（ｅ）こ
れにより表面と前記測定区域との交差の座標値を決定す
る諸段階を含んだ前記方法。 - 【請求項２】 対象物の表面を実質的に横切る少なくも
１個の座標軸に沿って前記表面の少なくも１個の座標値
を決めるための三角測量光学システムであって、 実質的に広い波長バンド幅を有する光源、 異なった波長の入射光を前記軸に関して異なった位置に
おいて焦点を結ばせるための、異なった波長に対して異
なった焦点距離を有する軸方向分散用光学系であって、
前記異なった位置が多色の測定区域を定め更に前記軸に
沿った極限位置間の距離が測定範囲の深さを定める軸方
向分散用光学系、 測定区域を画像化するための軸外れの画像化用光学系、 画像の強度を検知する検知装置、及び表面と前記測定区
域との交差の座標値を決定するための画像処理手段を備
えた前記光学システム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US121267 | 1993-09-14 | ||
| IL12126797A IL121267A0 (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Method and device for determining the profile of an object |
| US08/918,587 US5880846A (en) | 1997-07-09 | 1997-08-19 | Method and apparatus for color-coded optical profilometer |
| US08/918587 | 1997-08-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194543A true JPH1194543A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=26323466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20710498A Pending JPH1194543A (ja) | 1997-07-09 | 1998-07-08 | カラーコード形光学式プロフイル測定用の三角測量方法及びシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0890822A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1194543A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015504178A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-02-05 | テイラー・ホブソン・リミテッドＴａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 計測装置 |
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| DE102016109131B4 (de) * | 2016-05-18 | 2018-03-01 | Sick Ag | Verfahren zur dreidimensionalen Erfassung eines Objekts |
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| CA2017518A1 (en) * | 1990-05-24 | 1991-11-24 | Her Majesty The Queen, In Right Of Canada, As Represented By The Ministe R Of The National Research Council Of Canada | Colour-range imaging |
| US5526338A (en) * | 1995-03-10 | 1996-06-11 | Yeda Research & Development Co. Ltd. | Method and apparatus for storage and retrieval with multilayer optical disks |
-
1998
- 1998-07-08 JP JP20710498A patent/JPH1194543A/ja active Pending
- 1998-07-08 EP EP98305426A patent/EP0890822A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015504178A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-02-05 | テイラー・ホブソン・リミテッドＴａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0890822A2 (en) | 1999-01-13 |
| EP0890822A3 (en) | 2000-04-05 |
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