JPS6130705A - 光触針装置 - Google Patents
光触針装置Info
- Publication number
- JPS6130705A JPS6130705A JP15343884A JP15343884A JPS6130705A JP S6130705 A JPS6130705 A JP S6130705A JP 15343884 A JP15343884 A JP 15343884A JP 15343884 A JP15343884 A JP 15343884A JP S6130705 A JPS6130705 A JP S6130705A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- optical axis
- lens
- reflector
- position detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は先触針装置に係るものである。
物体の形状、運動、変形などの計測においては、距離（
長さ、位置）の計測が基本となっている。
長さ、位置）の計測が基本となっている。
本発明はそのような距離の計測に使用する先触針装置に
係るものである。
係るものである。
従来の技術
物体の形状、運動、変形などの計測に利用する距離検知
法としては、機械式の触針によるものから、光、音波、
電気、磁気などの種々の物理現象を利用した様々な方式
の計測法が考案され使用されている。触針法では変形し
てしまうような対象物、運動物体の計測、さらには計測
速度の向上などの観点から機械的な触針法に代る非接触
式の距離センサとして先触針装置が使用されている第２
図にこの従来の先触針装置を示す。半径方向位置検出セ
ンサ１１．１２．１３．１．は観測面Ｐ上に配置されて
おり、この観測面Ｐの中心から光ビームＢの投射方向に
沿って撮像レンズ２き円筒鏡３とを配置する。被測定物
１の上の任意の標点Ｔに投射した光ビームＢは標点Ｔか
ら反射され、更に円筒鏡３で撮像レンズ２に向けて反射
され、観測面Ｐ上に半径ｒの円となって結像する。観測
面Ｐから被測定物体上の標点Ｔまでの距離は半径ｒの直
接の関数である（第３図参照）。
法としては、機械式の触針によるものから、光、音波、
電気、磁気などの種々の物理現象を利用した様々な方式
の計測法が考案され使用されている。触針法では変形し
てしまうような対象物、運動物体の計測、さらには計測
速度の向上などの観点から機械的な触針法に代る非接触
式の距離センサとして先触針装置が使用されている第２
図にこの従来の先触針装置を示す。半径方向位置検出セ
ンサ１１．１２．１３．１．は観測面Ｐ上に配置されて
おり、この観測面Ｐの中心から光ビームＢの投射方向に
沿って撮像レンズ２き円筒鏡３とを配置する。被測定物
１の上の任意の標点Ｔに投射した光ビームＢは標点Ｔか
ら反射され、更に円筒鏡３で撮像レンズ２に向けて反射
され、観測面Ｐ上に半径ｒの円となって結像する。観測
面Ｐから被測定物体上の標点Ｔまでの距離は半径ｒの直
接の関数である（第３図参照）。
発明が解決しようとする問題点
この従来の先触針装置はＺ軸方向の距離検知に有効であ
るが、Ｚ軸方向以外の軸方向の距離は先触針装置自体の
位置を変゛えないと検知することはできない。被測定物
体が直径の比較的小さい深い孔又は凹みを有している場
合、その孔又は凹みの深さと半径方向の大きさを計測し
ようとしても従来の先触針装置では半径方向の大きさを
計測することはできなかった。
るが、Ｚ軸方向以外の軸方向の距離は先触針装置自体の
位置を変゛えないと検知することはできない。被測定物
体が直径の比較的小さい深い孔又は凹みを有している場
合、その孔又は凹みの深さと半径方向の大きさを計測し
ようとしても従来の先触針装置では半径方向の大きさを
計測することはできなかった。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は３次元的な距離計測を実施できる先触針
装置を提供することである。
装置を提供することである。
問題点を解決するための手段と作用
３次元的な距離計測を光学的に実施する本発明の先触針
装置では、半径方向位置検出センサ、撮像レンズ円筒又
は円錐反射鏡及び多軸方向投射手段を光ビームの投射方
向に前記の撮像レンズの光軸に沿って配置し、前記の多
軸方向投射手段はそれぞれの中心部分を前記の光軸に合
わせ、前記の光軸に刻し交さ方向にそして相互に交ささ
せて配置した、中心部分を半透鏡とし、その他の部分を
完全反射鏡とした少なくとも１つの反射体から構成され
ている。
装置では、半径方向位置検出センサ、撮像レンズ円筒又
は円錐反射鏡及び多軸方向投射手段を光ビームの投射方
向に前記の撮像レンズの光軸に沿って配置し、前記の多
軸方向投射手段はそれぞれの中心部分を前記の光軸に合
わせ、前記の光軸に刻し交さ方向にそして相互に交ささ
せて配置した、中心部分を半透鏡とし、その他の部分を
完全反射鏡とした少なくとも１つの反射体から構成され
ている。
光源からの光ビームは撮像レンズを通して反射体の交さ
部分（半透鏡部分）に投射され、こ５で光軸方向（Ｚ軸
）と、光軸方向に交さし且つ相互に交さする方向とに光
ビームを分ける。各方向の光ビームは被測定物体に投射
され、そして投射点からの反射光は反射体の完全反射鏡
の部分から円筒鏡もしくは円錐鏡に反射され、そして再
びこの円筒鏡もしくは円錐鏡から撮像レンズへ向けて反
射されそして撮像レンズを通って半径方向位置検出セン
サに向は投射され結像する。この結像位置の半径から各
方向の距離を検知する。
部分（半透鏡部分）に投射され、こ５で光軸方向（Ｚ軸
）と、光軸方向に交さし且つ相互に交さする方向とに光
ビームを分ける。各方向の光ビームは被測定物体に投射
され、そして投射点からの反射光は反射体の完全反射鏡
の部分から円筒鏡もしくは円錐鏡に反射され、そして再
びこの円筒鏡もしくは円錐鏡から撮像レンズへ向けて反
射されそして撮像レンズを通って半径方向位置検出セン
サに向は投射され結像する。この結像位置の半径から各
方向の距離を検知する。
実施例
本発明の実施例を第１図に示す。半径方向位置検出セン
サ１８．１−、；１ｙ、１−ｙ；Ｌ 、１ 。
サ１８．１−、；１ｙ、１−ｙ；Ｌ 、１ 。
は被測定物体上の標点Ｔ、 、Ｔｙ、 Ｔ、が観測面上
で結像する範囲に配置されている。光ビームの投射方向
に沿って撮像レンズ２、円筒面又は円錐面反射鏡３、そ
して３軸方向へのビーム投射手段として中心部分を半透
鏡としその他の部分を全反射鏡とした第１と第２の反射
体を使用し、これらの反射体をそれぞれの中心部分を光
軸に合わせ、そして光軸に対し交ささせ且つ相互にも交
ささせて配置する。直角に交ささせればＺ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の３軸へ投射することができるが、直角以外の角度で
交ささせてもよい。三方向への光ビームの光量を同じに
するにぼ反射に伴なう損失を考慮し第１の反射体の透過
率を７０％とし、第２の反射体の透過率を５０％とすれ
ばよい。
で結像する範囲に配置されている。光ビームの投射方向
に沿って撮像レンズ２、円筒面又は円錐面反射鏡３、そ
して３軸方向へのビーム投射手段として中心部分を半透
鏡としその他の部分を全反射鏡とした第１と第２の反射
体を使用し、これらの反射体をそれぞれの中心部分を光
軸に合わせ、そして光軸に対し交ささせ且つ相互にも交
ささせて配置する。直角に交ささせればＺ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の３軸へ投射することができるが、直角以外の角度で
交ささせてもよい。三方向への光ビームの光量を同じに
するにぼ反射に伴なう損失を考慮し第１の反射体の透過
率を７０％とし、第２の反射体の透過率を５０％とすれ
ばよい。
動作において、光軸に沿って投射される光ビームＢは撮
像レンズ２により収斂され、反射鏡３内を直進し、そし
て第１反射体５１の中心をその光量の７０％が透過し、
残りの３０％がＸ軸方向に向かって凹面の半径方向の点
Ｔ８へ投射される。透過した光ビームは第２の反射体５
２の中心部でその光量の５０％が透過し、残りの５０％
がＹ軸方向に向って凹面の半径方向の点Ｔｙ に投射さ
れる。
像レンズ２により収斂され、反射鏡３内を直進し、そし
て第１反射体５１の中心をその光量の７０％が透過し、
残りの３０％がＸ軸方向に向かって凹面の半径方向の点
Ｔ８へ投射される。透過した光ビームは第２の反射体５
２の中心部でその光量の５０％が透過し、残りの５０％
がＹ軸方向に向って凹面の半径方向の点Ｔｙ に投射さ
れる。
第１と第２の反射体を透過した光ビームは光軸、すなわ
ちＺ軸に沿って直進し、凹面の底の点Ｔ２に投射される
。これらの点からの反射ビームは第１と第２の反射体の
完全反射鏡部分から反射鏡３内の鏡面へ向けて反射され
る。反射鏡３の鏡面の反射ビームは撮像レンズ２を通っ
て観測面上に結像し、センサ１によって検知され、その
結像位置の半径から各軸の点Ｔ、 、Ｔｙ、、Ｔ、まて
の距離が決定される。
ちＺ軸に沿って直進し、凹面の底の点Ｔ２に投射される
。これらの点からの反射ビームは第１と第２の反射体の
完全反射鏡部分から反射鏡３内の鏡面へ向けて反射され
る。反射鏡３の鏡面の反射ビームは撮像レンズ２を通っ
て観測面上に結像し、センサ１によって検知され、その
結像位置の半径から各軸の点Ｔ、 、Ｔｙ、、Ｔ、まて
の距離が決定される。
この実施例では円筒面鏡を使用しているが円錐面鏡を使
用してもよい。撮像レンズから被測定物体に向って末広
がりに円錐面鏡を配置すると像位置検出半径と距離との
関係は第３図の曲線にはゾ沿ってそれより上側でのびる
曲線で表わされ、撮像レンズから被測定物体に向って先
細りに円錐面鏡を配置すると像位置検出半径と距離との
関係は第３図の曲線にはゾ沿ってそれより下側でのびる
曲線で表わされる。
用してもよい。撮像レンズから被測定物体に向って末広
がりに円錐面鏡を配置すると像位置検出半径と距離との
関係は第３図の曲線にはゾ沿ってそれより上側でのびる
曲線で表わされ、撮像レンズから被測定物体に向って先
細りに円錐面鏡を配置すると像位置検出半径と距離との
関係は第３図の曲線にはゾ沿ってそれより下側でのびる
曲線で表わされる。
この実施例は２つの反射体を使用してＸ、ＹおよびＺの
３軸に沿って測定している。しかし、１つの反射体を使
用しこれを光軸に沿うように傾けて配置すると反射ビー
ムは光軸に寄ってのびていき、その反射ビームを直進ビ
ームと一諸に使用すると凹面の傾斜お測定できる。また
２反射体の数を増やすかとにより４軸、５軸の測定も可
能となる。
３軸に沿って測定している。しかし、１つの反射体を使
用しこれを光軸に沿うように傾けて配置すると反射ビー
ムは光軸に寄ってのびていき、その反射ビームを直進ビ
ームと一諸に使用すると凹面の傾斜お測定できる。また
２反射体の数を増やすかとにより４軸、５軸の測定も可
能となる。
発明の効果
本発明により被測定物体の凹面又は孔の３次元的計測が
可能となる。
可能となる。
第１図は本発明の実施例の略図である。
第２図は従来の先触針装置の略図である。
第３図は従来の先触針装置の光軸方向位置と結像位置検
出半径との関係を示すグラフである。 図中： １Ｘ、Ｌ、；Ｌ、１．−、 ； １２．１−、・・・半
径方向位置検出センサ、２・・・撮像レンズ、３・−゛
・・円筒面鏡ミ４・・・被測定物体、５０．５２・・第
１と第２の反射体。
出半径との関係を示すグラフである。 図中： １Ｘ、Ｌ、；Ｌ、１．−、 ； １２．１−、・・・半
径方向位置検出センサ、２・・・撮像レンズ、３・−゛
・・円筒面鏡ミ４・・・被測定物体、５０．５２・・第
１と第２の反射体。
Claims (1)
- 半径方向位置検出センサ、撮像レンズ、円筒面又は円錐
面反射鏡及び多軸方向投射手段を光ビームの投射方向に
前記の撮像レンズの光軸に沿って配置し、前記の多軸方
向投射手段はそれぞれの中心部分を前記の光軸に合わせ
、前記の光軸に対し交さ方向にそして相互に交ささせて
配置した、中心部分を半透鏡とし、その他の部分を完全
反射鏡とした少なとも１つの反射体であることを特徴と
する光触針装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15343884A JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15343884A JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130705A true JPS6130705A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH04523B2 JPH04523B2 (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=15562524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15343884A Granted JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130705A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63263411A (ja) * | 1987-04-21 | 1988-10-31 | Rikagaku Kenkyusho | 光学的距離検出装置 |
| JPS63298104A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Rikagaku Kenkyusho | 側面形状計測用光触針の構成 |
| JP2009139176A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Nikon Corp | 測定装置およびその方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15343884A patent/JPS6130705A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63263411A (ja) * | 1987-04-21 | 1988-10-31 | Rikagaku Kenkyusho | 光学的距離検出装置 |
| JPS63298104A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Rikagaku Kenkyusho | 側面形状計測用光触針の構成 |
| JP2009139176A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Nikon Corp | 測定装置およびその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04523B2 (ja) | 1992-01-07 |
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